近期，智能所黃行九研究團(tuán)隊(duì)利用過(guò)渡金屬元素調(diào)節(jié)MoS₂納米片的S空位缺陷、晶相，并利用重金屬離子與缺陷活性位點(diǎn)之間以化學(xué)相互作用為驅(qū)動(dòng)的原位催化反應(yīng)，達(dá)到高靈敏電化學(xué)檢測(cè)重金屬的目的。相關(guān)成果已發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的《Chemical Communications》雜志上。

　　使用納米材料修飾電極已經(jīng)被證明是一種可以有效提升電化學(xué)傳感響應(yīng)性能的方法。研究人員已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)和理論上證明了重金屬離子檢測(cè)過(guò)程中的吸附-解吸過(guò)程。原位的吸附-檢測(cè)不需要考慮重金屬的吸附-解吸平衡，能夠大幅度提升電化學(xué)檢測(cè)靈敏度。毫無(wú)疑問(wèn)，納米材料的吸附能力在電化學(xué)檢測(cè)中起著至關(guān)重要的作用。因此，在過(guò)去的大量研究中，研究人員著力于研究納米材料對(duì)重金屬的吸附能力而忽略了其中的相互作用形式，原子層面上的機(jī)理有待于進(jìn)一步探索，特別是物理相互作用與化學(xué)相互作用對(duì)于電子傳輸與催化反應(yīng)的影響差異。這極大地限制了超靈敏電化學(xué)傳感器的發(fā)展。MoS₂作為一種典型的二維（2D）過(guò)渡金屬硫族化合物（TMD）材料被廣泛研究，然而由于其缺乏與重金屬反應(yīng)的活性位點(diǎn)而極少被用于電化學(xué)檢測(cè)之中。

　　研究人員在先前研究中發(fā)現(xiàn)，缺 陷由于其特殊的配位化學(xué)結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)，能夠顯著提升電化學(xué)檢測(cè)靈敏度，相關(guān)工作已發(fā)表在Analytical Chemistry（Anal. Chem. 2017, 89, 3386–3394，Anal. Chem. 2018, 90, 4328–4337，Anal. Chem. 2018, 90, 1263？1272）?；诖?，研究人員在原子層面上使用過(guò)渡金屬元素調(diào)節(jié)本征MoS₂納米片的缺陷、晶相結(jié)構(gòu)以及電子結(jié)構(gòu)，從而提高MoS₂納米片的電化學(xué)傳感活性。研究人員使用Mn原子摻雜調(diào)節(jié)策略來(lái)激發(fā)MoS₂納米片的電化學(xué)活性。研究的重點(diǎn)是缺陷、晶相的調(diào)節(jié)過(guò)程，以及活性位點(diǎn)與待檢測(cè)物之間的相互作用形式。研究人員利用EXAFS技術(shù)證實(shí)了Mn單原子通過(guò)替代Mo原子位點(diǎn)的形式摻雜，在摻雜之后，形成了一個(gè)新的1T相。異原子Mn的存在能夠穩(wěn)定整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)，并引入大量的S空位缺陷，從而提升Mn-MoS₂的電學(xué)性能。由于S原子活性被激發(fā)，研究人員發(fā)現(xiàn)Pb(II)與S原子之間存在化學(xué)相互作用（Pb？S bonding）。相對(duì)于較弱的物理相互作用形式，這種較強(qiáng)的化學(xué)相互作用有利于電子傳輸，能夠顯著地促進(jìn)原位還原-再氧化反應(yīng)的發(fā)生，從而極大地提升電化學(xué)靈敏度。這些發(fā)現(xiàn)為通過(guò)缺陷、晶相工程提升電化學(xué)檢測(cè)性能以及從原子層面探索電化學(xué)機(jī)制提供了新的機(jī)遇。

　　該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目及上海同步輻射裝置（BL14W1線站）的支持。

　　文章鏈接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cc/c8cc04575e#!divAbstract

　　圖1 物理相互作用以及化學(xué)相互作用對(duì)電子傳遞的影響