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《工程(英文)》 >> 2023年 第27卷 第8期 doi: 10.1016/j.eng.2022.06.005
基于金纳米/介孔氧化镍/泡沫镍纳米复合材料的微型电极用于地下水重金属检测
a State Key Joint Laboratory of ESPC, School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China
b National Key Laboratory of Science and Technology on Micro/Nano Fabrication, Institute of Microelectronics, Peking University, Beijing 100871, China
c Shenzhen Key Laboratory of Photonic Devices and Sensing Systems for Internet of Things, Guangdong and Hong Kong Joint Research Centre for Optical Fiber Sensors, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
d College of New Energy and Environment, Jilin University, Changchun 130021, China
e The Research Institute of Environmental Innovation (Suzhou), Tsinghua University, Suzhou 215000, China
摘要
Pb2+和Cu2+等重金属是地下水中持久性污染物之一。对这些金属进行频繁监测需要高效、灵敏、经济、可靠的方法。文中提出了一种基于纳米复合材料的微型电极,利用方波伏安电化学分析技术同时检测Pb2+和Cu2+。文中还提出一种简便的原位水热煅烧法,无需黏合剂即可直接在三维泡沫镍上生长介孔氧化镍,然后用电化学方法在泡沫镍中嵌入金纳米颗粒(AuNP)。介孔氧化镍和AuNP之间低势垒欧姆接触的精心设计,有助于介孔氧化镍内靶标介导的纳米通道限域电子转移。因此,该方法可以同时准确测定重金属Pb2+(检测限为0.020 mg·L−1,检测范围为2.0~16.0 mg·L−1)和Cu2+(检测限为0.013 mg·L−1,检测范围为0.4~12.8 mg·L−1)。此外,地下水中的其他重金属离子和常见干扰离子对电极性能的影响微乎其微,地下水样品加标回收率在96.3% ± 2.1%和109.4% ± 0.6%之间。此电极结构紧凑、形状灵活、功耗低,而且可以远程操作,这为现场检测地下水中的重金属开辟了新的技术路径,进而展示了在环境监测领域进行革新的潜力。
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