本课题来源于广东省科学技术厅。重金属污染物难以降解，严重威胁和影响人类的生存和发展。开展重金属污染综合防治离不开先进的重金属检测技术及仪器的研究。因此，开展重金属的在体或离体灵敏、快速、可靠监测和研究，对于防止环境污染、保护人类健康和促进社会经济可持续发展具有重要现实意义。项目承担单位研究实力雄厚，管理规范，硬件设施齐全；项目组成员多年来从事催化材料制备、电极设计、表征及电分析应用方面的工作，具有扎实的理论基础及研究经验，为完成该课题所要求的目标提供有力保障。

    重金属分析方法有多种，而电化学分析仪器因设备简单、灵敏度高、前景广阔。工作电极是电化学分析仪器的关键部件，传统单一基体电极在重金属分析方面存在缺陷，如汞电极有毒、碳电极本身富集效率低下、贵金属成本高及电极表面不易更新等。开发新型复合电极用于重金属分析，达到显著降低检测限、减少污染的目的。

    该课题利用碳纳米管的高催化活性、导电聚合物的三维多孔形态、多酚及铋膜的高富集能力，研制性能优良的环境友好型复合电极用于重金属分析。期望达到显著提高检测灵敏度、选择性及稳定性，为研制便携、在线自动新型重金属分析仪器提供关键技术及部件支撑。项目开展了三种不同类型铋膜/多酚复合材料修饰电极的研究。采用导电聚合物薄膜等作为活性载体，通过电化学聚合法、滴涂法和镀膜/循环伏安法将其修饰在玻碳电极表面，成功实现了铋膜/聚合物重金属传感器的制备，并应用于Cd2+的检测。具体内容：（1）通过扫描电镜对所有修饰电极进行了表面形貌结构表征。为了获得更好的电化学性能，优化了苯胺浓度、循环圈数、扫描速率、铋浓度、电解质pH、富集时间、富集电位等因素对实验测定结果的影响，最佳实验条件会提高测定Cd2+的灵敏度。（2）选择醋酸棉酚作为掺杂剂，通过电聚合和滴涂法逐层制备了铋/聚苯胺/间氨基酚玻碳电极，采用SEM、EIS、CV等手段对修饰电极表面的电化学性能及形貌结构进行研究，所修饰电极灵敏度高，该复合修饰电极最低检出限为0.0169 µmol·L-1。说明检测效果好，可使用价值高。铋/聚苯胺/槲皮素玻碳电极的制备过程与醋酸棉酚修饰电极的方法相似，研究了在实际水样的应用、复合修饰电极的稳定性及抗干扰能力，铋/聚苯胺/槲皮素玻碳电极的最低检出限为0.0149 µmol·L-1。（3）玻碳电极在含有间氨基苯酚和苯胺单体溶液中，使用电化学共聚合法一起进行循环伏安扫描吸附在电极表面，然后结合原位镀铋制备了铋/聚苯胺/间氨基酚玻碳电极。制备的修饰电极在0.05 µmol·L-1 ~ 2.00 µmol·L-1范围内，响应峰电流与Cd2+浓度表现出良好的线性。最低检出限为0.0266 µmol·L-1，结果令人满意。

    综上，复合电极克服了单一基体电极在重金属分析方面存在的缺陷，大幅提高检测灵敏度、选择性及稳定性，具有优良的抗干扰能力，为研制新型便携、在线自动重金属分析仪器提供关键技术支撑。本项目能按原计划目标进行，达到了预期的研究目标。但在研究中也发现了一些问题，如：电极表面复合材料的表征手段不足，如何收集电极表面材料需设计更好的方法；复杂样品体系中各金属离子相互干扰研究不足，虽然各重金属离子有不同的溶出电位，能够清晰分辨各峰，但在沉积时存在相互干扰；本项目属于基础研究，还未产生经济效益。