近期，智能所黃行九研究員研究小組發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合材料中貴金屬和空位對重金屬離子產(chǎn)生的協(xié)同催化作用。小組成員利用Au/N-deficient-C₃N₄修飾玻碳電極實現(xiàn)了水中微污染物Pb(II)的高靈敏、高選擇性檢測。

　　納米材料修飾電極對痕量重金屬離子的定性定量分析是目前環(huán)境分析領(lǐng)域研究熱點之一。石墨烯C₃N₄作為一種典型的二維半導(dǎo)體材料，被廣泛應(yīng)用于光催化領(lǐng)域，例如污染物降解、分解水制取氫氣氧氣、氧氣還原等方面。

　　該研究利用在石墨烯C₃N₄中制造N空穴并修飾Au納米顆粒，來制造活性位點。此外，該工作還在協(xié)同催化作用下實現(xiàn)了對Pb(II)的高靈敏、高選擇性及高抗干擾檢測。研究結(jié)果表明，Au/N-deficient-C₃N₄檢測鉛離子的靈敏度高達(dá)1223.0 μA μM-¹cm-²。科研人員進(jìn)一步利用X射線光電子能譜（XPS）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、電子順磁共振（ESR）以及元素分析（EA）等表征手段證明N空穴的形成，使得N-dificient-C₃N₄具有良好的電子傳輸性質(zhì)，同時，金納米顆粒的修飾促進(jìn)了材料對鉛離子氧化還原的過程。此外，XPS結(jié)果證實了Au/N-deficient-C₃N₄與鉛離子之間的強化學(xué)作用，這極可能為Au/N-deficient-C₃N₄電化學(xué)敏感界面對鉛離子電化學(xué)檢測具有很好的選擇性及抗干擾性的原因。

　　研究小組提出的方法也用于實際水樣中Pb(II)的檢測，實驗結(jié)果表明該分析方法具有檢測實際水樣中污染物Pb(II)的應(yīng)用潛力。此外，該研究也為一些本身電化學(xué)活性較差的半導(dǎo)體材料提供了一個新的改造方法：缺陷工程及協(xié)同催化，使其可用于電化學(xué)分析重金屬離子。

　　該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金重點項目、安徽省重大科技專項、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院“十三五”規(guī)劃重點支持項目的支持。

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Au/N-deficient-C₃N₄高靈敏檢測鉛離子的協(xié)同催化機理