Cr-EDTA@ZnO修饰玻碳电极的超灵敏镉离子(Cd2+ )电化学传感器：环境监测与健康防护新突破

本研究针对环境中高毒性镉离子(Cd2+ )检测的灵敏度与选择性难题，开发了基于Cr-EDTA@ZnO纳米复合材料的电化学传感器。通过SEM/EDX/FTIR/XRD多维度表征证实材料结构优势，实现了1.25 nM超低检测限及95-103%回收率，为复杂水体中Cd2+ 监测提供了便携高效的解决方案。

　　

镉污染已成为全球公共卫生的重大威胁。这种高毒性重金属通过工业废水、电子废弃物等途径持续进入环境，因其不可降解性和生物累积性，即使微量暴露也可能导致肾衰竭、骨质疏松甚至癌症。国际癌症研究机构(IARC)早已将镉列为1类致癌物，世界卫生组织(WHO)规定饮用水中镉含量不得超过3.0 μg/L。然而传统检测方法如光谱分析需要复杂前处理且难以现场应用，而现有电化学传感器又面临选择性差、灵敏度不足等瓶颈。

针对这一挑战，突尼斯研究团队在《Microchemical Journal》发表创新成果，通过将氧化锌(ZnO)纳米颗粒嵌入铬-乙二胺四乙酸(Cr-EDTA)框架，构建了新型Cr-EDTA@ZnO/GCE传感器。研究采用扫描电镜(SEM)观察材料形貌，能量色散X射线光谱(EDX)分析元素分布，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)验证结构特征，通过差分脉冲伏安法(DPV)评估传感性能。实际水样测试选取法国Falaise和突尼斯Ksibet el Mediouni两地样本进行验证。

材料表征揭示协同增效机制
SEM显示Cr-EDTA呈现规则花状结构，而ZnO掺杂后形成致密不规则形貌，EDX证实Zn元素均匀分布。XRD谱中2θ=36.2°的特征峰证实ZnO成功整合，FTIR显示羧基振动峰位移，表明ZnO与EDTA羧基的配位作用。这种结构变化使电子转移电阻降低61%，为高性能检测奠定基础。

超灵敏检测性能突破
在优化条件下，传感器对Cd²⁺
的线性响应范围跨越4个数量级(0.00125-10 μM)，检测限低至1.25 nM，远低于EPA标准。选择性实验显示，即使存在10倍浓度的Pb²⁺
、Cu²⁺
等干扰离子，Cd²⁺
信号变化仍<5%，归因于ZnO与Cr-EDTA的协同选择性。

实际应用验证可靠性
分析真实水样时加标回收率达95-103%，连续30次检测RSD仅2.3%，电极在4℃储存28天后响应保持初始值92%，展现卓越的环境适用性。

这项研究通过巧妙的材料设计解决了重金属检测中灵敏度与选择性的矛盾问题。Cr-EDTA框架提供特异性识别位点，ZnO纳米颗粒增强电子传导，二者协同作用使传感器兼具原子级检测能力与抗干扰性。相比传统实验室方法，该平台无需复杂样本前处理，检测成本降低90%以上，为现场快速筛查镉污染提供了革命性工具。特别值得注意的是，研究中采用的Cr-EDTA@ZnO复合材料合成方法简单环保，易于规模化生产，这种设计思路可拓展至其他重金属检测领域，对实现联合国可持续发展目标中"清洁饮水和卫生设施"目标具有重要实践价值。