Small:纳米金属氧化物特殊表面理化性质促进重金属电分析

具有特殊表面物理化学性质的金属氧化物纳米材料极大地影响其催化和电分析性能。在电化学检测重金属污染物领域,理解电极修饰材料的结构与性质的关系对于合理设计有效的电分析敏感界面具有重要的意义。然而,目前缺乏针对具有特殊表面理化性质的纳米金属氧化物对电分析性能的影响及理解其结构与性能关系的全面总结。

基于上述问题,中科院固体物理研究所黄行九研究员课题组博士后杨猛与中科院“百人计划”林楚红副研究员等人结合近年来基于纳米材料在电化学检测重金属污染物方面的研究,综述了纳米金属氧化物特殊表面理化性质活性位点促进电分析重金属离子的进展。相关结果发表在Small(DOI: 10.1002/smll.202001035)上。 该工作概述并讨论了纳米金属氧化物暴露的晶面与晶相、表面缺陷及不同价态离子的循环等特殊表面理化性质对电化学检测重金属离子的影响规律。并结合同步辐射X射线吸收精细结构(XAFS)光谱、密度泛函理论(DFT)计算及理论电化学数值模拟等,详细总结了它们在阐明纳米金属氧化物与重金属离子氧化还原过程中相互作用关系及揭示增强电分析性能敏感机理方面的应用。此外,重点讨论并提出了具有特殊表面理化性质活性位点的纳米金属氧化物的开发与利用其构筑的电化学敏感界面在检测重金属离子应用中的主要挑战和机遇,包括需要发展原位技术来研究纳米金属氧化物与目标分析物之间的相互作用本质、如何克服检测过程中共存重金属离子的干扰问题及选择性检测的机理不明确等。该工作为读者提供了基于纳米金属氧化物特殊理化性质构筑电化学敏感界面检测重金属系统且深入的理解。