近期，智能所黄行九研究员与林楚红副研究员等在水中重金属的共同检测方面取得新发现：通过结合电化学实验与电极过程动力学模拟计算，解释了电分析检测重金属Cd(II)和Cu(II)时存在的相互干扰机制。相关成果以metalReplacementCausingInterferenceinStrippingAnalysisofMultipleHeavymetalAnalytes:KineticStudyonCd(II)andCu(II)ElectroanalysisviaExperimentandSimulation为题发表在美国化学学会AnalyticalChemistry杂志上。

 

　　电分析方法是一种公认的快速、灵敏、准确的微量和痕量分析方法。溶出伏安法测定重金属离子的浓度可以低至10-12mol/L，结合催化法，测定灵敏度可以达到10-14mol/L，如果结合生物酶的专一催化反应，检出限可以达到10-16mol/L，电分析仪器简单，价格低廉，特别是在有机、生物和药物、环境分析中与越来越显示出很大的潜力和优越性。另外，在一些苛刻的环境条件下，如流动的河流、非水化学流动过程、熔岩及核反应堆芯的流体中，电化学方法也是非常有用的。它可以快速定性定量检测水中痕量重金属离子，一直广受国内外研究开发的重视。然而对水中多种共存重金属离子的检测长期以来存在不可避免的相互干扰问题，目前对于多组分重金属存在时的干扰机制产生原因尚不明确，多组分的相互干扰常常造成对分析物浓度的错误判断和对电极材料的错误选择，极大阻碍了电分析方法检测重金属离子的有效性和可靠性。

 

　　文献报道当溶出电位相差>200mV时，溶出信号不应相互影响，但在未加修饰的玻碳电极上，研究人员发现溶出电位相差700mV的重金属离子Cd(II)和Cu(II)在共同检测时依然会出现信号干扰，观察到Cd信号的削弱和Cu信号的大幅增强。为了解释这一现象，智能所研究人员通过对阳极方波溶出信号的分析模拟，得到Cd(II)和Cu(II)在单独检测和共同检测过程中动力学参数变化，发现Cd、Cu在共同检测中出现信号干扰的最主要原因在于共同沉积过程中Cu(II)离子取代已沉积在电极表面的Cd，从而导致溶出Cd数量减少而Cu数量增加。这项针对重金属电分析检测的基础研究不仅提供了重金属离子共同沉积时导致信号干扰的作用机制，还为设计抗干扰的检测界面提供了有效的理论指导。

 

　　该工作得到了国家自然科学基金重点项目、青年项目、中国科学院百人计划、博士后创新人才支持计划、中国科学院合肥物质科学研究院“十三五”规划重点支持项目、安徽省自然科学基金等项目的支持。