氮空位富集氮化锰/氮掺杂碳纳米管复合材料用于重金属离子的高灵敏电化学检测

《Analytical Methods》：Nitrogen-vacancy-rich manganese nitrides loaded on nitrogen-doped carbon nanotubes for sensitive and stable electrochemical detection of heavy metal ions

本研究针对水体中痕量重金属离子检测的难题，开发了一种基于氮空位富集的氮化锰（Mn2N0.86）与氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）复合的电化学传感平台。通过缺陷工程和混合价态锰（Mn2+/Mn3+）的协同作用，该材料对Pb2+、Cd2+、Hg2+和Cu2+的检测限分别达到5.3 nM、4.5 nM、15.9 nM和10.6 nM，兼具优异稳定性和抗干扰能力，为环境监测提供了新策略。

　　

针对水体中痕量重金属离子对环境和健康的威胁，研究人员开发了一种新型电化学传感材料：将富含氮空位的氮化锰（Mn₂N_0.86）锚定在氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）上。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术表征，发现材料中存在混合价态锰（Mn²⁺/Mn³⁺）和吡啶氮、吡咯氮等多种氮物种。氮空位与锰价态的协同作用显著提升了材料对重金属离子的吸附能力和电催化活性，使该传感器对铅离子（Pb²⁺）、镉离子（Cd²⁺）、汞离子（Hg²⁺）和铜离子（Cu²⁺）的检测灵敏度达到纳摩尔级别，并在实际水样中表现出优异的稳定性和抗干扰性。该研究为通过空位工程优化过渡金属氮化物传感器提供了新思路。