近年來，應(yīng)用納米材料檢測水中微量重金屬離子成為研究高靈敏電化學(xué)傳感器的熱點之一。然而，人們通常將這種增強的電化學(xué)信號歸因于納米材料的大比表面積，而對于納米材料增強電化學(xué)響應(yīng)的本質(zhì)尤其是如何從原子級別上設(shè)計高靈敏電化學(xué)敏感界面卻鮮有涉及。 

　　近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能機械研究所仿生功能材料與傳感器件研究中心劉錦淮研究員和中科院“引進海外杰出人才”黃行九研究員帶領(lǐng)的課題組提出以納米材料的晶面特性來構(gòu)建電化學(xué)傳感界面的方法，并取得系列進展。該研究團隊設(shè)計利用暴露不同晶面的金屬氧化物納米材料，實現(xiàn)了對水中重金屬離子的選擇性電化學(xué)響應(yīng)，提出了納米電化學(xué)中晶面效應(yīng)（Sci. Rep. 2013, 3, 2886; Electrochem. Commun. 2013, 34, 270）。 

　　在此基礎(chǔ)上，該課題組研究人員進一步將電分析化學(xué)與理論模擬計算相結(jié)合，從晶面角度，在原子層面上闡明了暴露不同晶面的三種α-Fe2O3納米結(jié)構(gòu)對Pb2+高靈敏電化學(xué)響應(yīng)機制。研究人員設(shè)計制備三種不同形貌的α-Fe2O3納米結(jié)構(gòu)用于水中重金屬離子電化學(xué)分析。結(jié)果表明，重金屬離子如Pb2+在α-Fe2O3納米晶不同晶面靈敏度的順序為：{110}>{001}>{012}；吸附實驗揭示Pb2+在α-Fe2O3納米晶不同晶面吸附能力與電化學(xué)響應(yīng)順序一致。同時，研究人員與中國科技大學(xué)微尺度國家實驗室教授李群祥合作用理論計算模擬實驗過程，模擬計算結(jié)果表明，Pb2+在α-Fe2O3納米晶不同晶面的吸附能、吸附位點的順序同樣為：{110}>{001}>{012}。該研究揭示了“納米材料選擇性吸附產(chǎn)生選擇性電化學(xué)響應(yīng)”這一規(guī)律，對于從源頭上設(shè)計電化學(xué)傳感界面以改善其性能具有理論上的指導(dǎo)意義和實際的應(yīng)用價值。論文被英國皇家化學(xué)學(xué)會出版的《化學(xué)通訊》接收發(fā)表（Chem. Commun., 2014, 50, 5011-5013）。 

　　以上研究工作得到了國家重大科學(xué)研究計劃項目、中科院“引進海外杰出人才”百人計劃項目以及合肥物質(zhì)科學(xué)技術(shù)中心方向項目等的支持。 

α-Fe2O3納米結(jié)構(gòu)及其對Pb2+離子電化學(xué)響應(yīng)的晶面效應(yīng)