南宫NG·28|激光诱导击穿光谱电化学方法对环境中重金属离子的检测再获进展

发布时间：2024-11-16 丨 浏览次数：

中国科学院合肥物质科学研究院发文称之为，近期，智能所黄讫九研究员和安光所赵南京研究员合作，利用主动高效率火花放电和电化学富含辅助的较低脉冲能量（15mJ）激光诱导穿透光谱构建对水体和土壤样品中痕量砷和汞的高灵敏和稳定性检测。涉及的研究成果已公开发表在SensorsandActuatorsB：Chemical杂志上。

激光诱导穿透光谱技术（LIBS）由于其独有的优势（例如多元素分析，响应速度慢，需要样品处置以及对样品损毁小）沦为了一项很有潜力的技术，被普遍应用于环境样品的分析。但是，低脉冲能量下，LIBS检测易挥发的痕量砷和汞面对着极大挑战。

与其他重金属比起，砷和汞的挥发性很高，它们的沸点分别为876K和630K，而其他重金属（Cd，Pb，Cu，Zn，Cr）的沸点则多达1000K。此外，在其沸点温度下，计算出来得出结论的砷和汞的蒸气力十分低，低于其他重金属离子的几个数量级。在接管到等离子体信号之前，用低脉冲能量检测的砷和汞有可能早已部分溶解，造成检测缩超高，甚至没砷和汞的信号。

基于上述问题，科研人员研究了主动高效率火花放电和电化学富含辅助的较低脉冲能量LIBS检测痕量As（III）和Hg（II）。实验结果表明，较低脉冲能量激光增加了砷和汞的溶解以及增大了样品的激光坑。主动高效率火花放电装置填补了由较低脉冲能量激光引发的激发态的砷或汞等离子体含量严重不足的问题。更加最重要的是，科研人员在主动高效率火花放电装置中减少了高效率高速电源，并优化了火花放电和激光之间的时间，从而解决了传统电火花放电－激光诱导穿透光谱的不稳定性的问题，取得了平稳的等离子体源。

另外，通过标记了可调控氧空位的花状NiCo2O4－x－NH2纳米片的电极展开电化学富含，构建了砷的较慢高效富含。结果，此方法展现高灵敏度（3.35countsppb－1），较低检测缩（8.69ppb），出色稳定性（比较标准偏差为高于5％）地检测As（III），对Hg（II）也有很好的检测效果。

这项研究利用非常简单不易操作者的方法构建了对挥发性As（III）和Hg（II）以及无以溶解的重金属离子（例如Cu（II））的高灵敏、低平稳检测。这将有可能为检测环境中的重金属污染物获取一种有效地的分析方法。该研究工作取得国家自然科学基金重点项目、中科院创意交叉团队、博士后创意人才、安徽省科技根本性专项，国家重点计划十三五计划等项目的反对。

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