智能所重金属离子的电化学分析检测获进展

近期，中国科学院智能所黄行九研究团队与华中师范大学张礼知教授合作，利用X-射线光电子能谱(XPS)结合扩展X-射线吸收精细结构谱(EXAFS)，深入研究了哑铃状Au/Fe3O4纳米颗粒表面的活性Fe(II) 以Fe(II)/Fe(III)循环形式参与到待测物的氧化还原反应中，从而增强电化学分析行为的检测机制。

铁基金属氧化物微/纳结构材料由于其*的催化，吸附和磁学等性能而受到广泛的关注，其在电化学的重金属离子中也有着广泛的应用。长期以来，电化学分析都以追求高的灵敏度和低的检测限为目标，而其中的纳米增强机制却不甚明了，特别是关于小尺寸纳米颗粒所表现出来的特殊的优异性能研究。而这种揭示大小尺寸纳米颗粒差异性的增强机制研究对于今后开发新型纳米材料用于高灵敏的检测水环境中的重金属离子十分有利。

更为重要的是，通过XPS技术研究发现哑铃状Au/Fe3O4纳米颗粒表面的Fe(II)具有非常高的活性，可以直接将As(III)还原成As(0)，相比较而言这种优异的氧化还原活性在大尺寸的Fe3O4 (400 nm)上并没有发现。通过XPS分析电化学检测过程中As(III)和Fe(II)的价态和含量的变化，证明了表面活性Fe(II)是以Fe(II)/Fe(III)循环参与的As(III)的氧化还原中，从而进一步提高了As(III)的检测灵敏度。

该研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院创新交叉团队、合肥物质科学研究院院长基金等项目及上海同步辐射装置(BL14W1线站)的支持。

金属离子是某种物质溶于水后的金属元素的离子。简单的说就是分子组成的物质中的金属元素。绝大部分金属离子是阳离子，但IVB-VIII族金属可以生成阴离子。金属离子是维持多相体系的渗透平衡的重要组成部分，也是广泛的酶反应的必要组成部分。有些酶类的催化活性，除了蛋白质部分外，还需要金属离子，即金属离子是酶活性中心的组成部分。

有些酶的分子中虽不含有金属，但需要金属离子激活。金属离子是酶的辅基或激活剂，金属离子通过自身化合价的变化来传递电子，完成生物体内的氧化还原反应，在维持生物体内的水和电解质平衡等方面亦需要金属离子。