中科院实现对重金属离子砷和汞的高灵敏度稳定检测

创作时间:

作者:

@小白创作中心

中科院实现对重金属离子砷和汞的高灵敏度稳定检测

引用

来源

https://m.xianjichina.com/special/detail_434410.html

近日，中科院合肥物质科学研究院在重金属离子检测领域取得重要突破。该院智能所黄行九研究员和安光所赵南京研究员合作，利用主动可控火花放电和电化学富集辅助的低脉冲能量激光诱导击穿光谱（LIBS）方法，实现了对水体和土壤样品中痕量砷和汞的高灵敏和稳定性检测。研究成果已发表在《传感器与执行器：化学》期刊上。

激光诱导击穿光谱技术（LIBS）由于其多元素分析、响应速度快、无需样品处理以及对样品损坏小等优势，被广泛应用于环境样品的分析中。但在高脉冲能量下，LIBS检测易挥发的痕量砷和汞面临着巨大挑战。砷和汞的挥发性很高，沸点分别为876K和630K，而其他重金属沸点则超过1000K。在其沸点温度下，计算得出的砷和汞的蒸气压高于其他重金属离子几个数量级。在接收到等离子体信号之前，砷和汞可能已经部分挥发，导致检测限超高甚至没有信号。

针对这一难题，科研人员创新性地采用了主动可控火花放电和电化学富集辅助的低脉冲能量LIBS检测方法。研究发现，低脉冲能量激光可以有效减少砷和汞的挥发，而主动可控火花放电装置则弥补了砷或汞等离子体含量不足的问题。通过在主动可控火花放电装置中增加可控高速开关，并优化火花放电和激光之间的时间，研究人员成功克服了传统电火花放电-激光诱导击穿光谱的不稳定性问题，获得了稳定的等离子体源。此外，通过修饰了可调控氧空位的花状纳米片的电极进行电化学富集，实现了砷和汞的快速高效富集。最终，检测达到了相对标准偏差低于5%的效果，展现出高灵敏度、低检测限和优异稳定性。