民生问题一直是我们特别关心和关注的问题,它由衣、食、住、行等这些生活的基本部分组成。衣得舒适,食得安全,住得经济,行得方便是我们生活的基本保障,其中食得安全显得尤为重要。追本溯源,粮食、蔬菜灌溉需要水,我们饮用需要水,因此,水体的质量将直接影响食品的安全,从而决定着我们生活的质量。从整体来看,我国水环境可以判断为“局部大好、整体向好、前景令人期待”。尽管如此,水污染问题至今依然存在,不容小觑,必须加强重视。水体中重金属离子的污染问题一直是科研工作者持续关注的问题,重金属离子毒性大,自身不具备降解为无毒害物质的特性,因此会随着自然的食物链作用逐级地在生物体内富集,最终对生物圈中的植物、动物以及人类造成极其严重的威胁。迄今为止,国内外已经出现不少重金属污染事件,每次事件都造成人员伤亡惨重和财产重大损失,令人痛心。因此,我们的首要任务就是探寻出一种既简单便携又快速高效的用于分析检测水中重金属离子的分析手段。其中,电化学分析方法因为自身具有成本低廉、操作简易、检测速度快以及灵敏度高等优点被人们认为是一种有效的分析检测重金属离子的方法。近年来,金属氧化物纳米材料因其具有能有效吸附重金属离子的特性在电化学检测重金属离子领域受到了越来越多的关注。除此之外,金属氧化物纳米材料还具有高吸附特性、低毒性、优异的生物相容性以及高的催化活性等特点。本论文以金属氧化物、金属氧化物复合物为电极材料,探讨了其在电化学检测重金属离子中的应用。1.用MOF衍生的三维纳米笼状金属氧化物NiCo₂O₄作电极材料检测Hg²⁺本工作以ZIF-67为模板和前驱体,通过溶剂热和热解法制备三维纳米笼状NiCo2O4,并对其电化学检测Hg²⁺的性能进行分析。合成的NiCo2O4纳米笼状金属氧化物保持着与ZIF-67相似的十二面体形状,其表面更粗糙,具有较大的比表面积,可以为Hg²⁺提供大量的吸附位点。实验结果表明,NiCo2O4纳米笼状金属氧化物修饰电极对Hg²⁺检测灵敏度高,线性范围宽,检出限低。此外,还对该电化学传感平台的选择性、稳定性、重现性、重复性进行了研究。研究结果表明,该电化学传感平台可以很好地用于实际水样中Hg²⁺的检测。2.基于SnO₂@N-掺杂碳纳米管复合材料构建电化学传感器同时检测Cd²⁺、Pb²⁺本工作以PPy纳米管为模板,采用简便的方法合成了SnO2@N-掺杂碳纳米管,并将此复合材料用作电极修饰材料同时检测Cd²⁺、Pb²⁺。N-掺杂碳纳米管具有大的比表面积,能为SnO2的固定提供更多的结合位点,有效地防止了SnO2的聚合。除此之外,N-掺杂碳纳米管自身含有N元素,可以与重金属发生螯合作用。SnO2是一种可以吸附重金属离子的氧化物,其纳米粒子具有独特的导电性。SnO2@N-掺杂碳纳米管复合材料通过对重金属离子的吸附和螯合作用实现了对水样中Cd²⁺、Pb²⁺的灵敏检测。该修饰电极对Cd²⁺、Pb²⁺检测表现出良好的分析性能:灵敏度高,分别为14.98μA/μM,14.91μA/μM;线性范围宽,均为10 nM-2.5μM;检出限低,分别为7.2 nmol/L,5.6 nmol/L。该修饰电极还表现出较好的稳定性、重现性及抗干扰性,并在实际应用中具有一定的应用前景。