脉冲电沉积铋纳米结构修饰丝网印刷碳电极快速检测水中锌离子的研究

研究人员针对传统金属离子检测方法便携性差、成本高的问题，开发了基于脉冲电沉积(PED)构建铋纳米结构修饰丝网印刷碳电极(Bi-nano/SPCEs)的新型电化学传感器。通过差分脉冲伏安法(DPV)实现水中Zn(II)的高灵敏度检测(1.21 μA cm-2 μg/L-1 )，检测限达4.86 μg/L，分析时间≤60秒，为环境监测提供高效解决方案。

　　

随着工业发展导致的水体重金属污染加剧，传统实验室分析方法如原子吸收光谱(AAS)存在设备笨重、耗时长等缺陷。丝网印刷电极(SPE)虽具便携优势，但裸电极对Zn(II)的检测灵敏度和抗干扰能力不足。针对这一技术瓶颈，研究人员创新性地将脉冲电沉积(PED)技术与纳米材料修饰策略相结合，开发出性能优异的电化学传感器。

研究团队通过PED技术在商业丝网印刷碳电极(SPCE)表面精准锚定铋纳米结构(Bi-nano)，利用"芯片滴注"式差分脉冲伏安法(DPV)实现快速检测。关键技术包括：1)优化PED参数控制纳米结构形貌；2)建立标准Zn(II)溶液的DPV检测体系；3)验证实际水样分析中的抗干扰能力。

【电极表征】SEM证实Bi-nano均匀分布在SPCE表面，电化学测试显示修饰电极比表面积增加3.7倍。
【性能评估】在0.1 M醋酸盐缓冲液(pH 4.5)中，DPV响应电流与Zn(II)浓度在10-200 μg/L范围内呈线性，灵敏度达1.21 μA cm^-2
μg/L^-1
。
【实际应用】分析污水处理厂出水样本，加标回收率98.2-103.7%，RSD<8%，证明方法可靠性。

该研究突破性地将PED技术与SPCE相结合，开发的Bi-nano/SPCEs传感器具有三大优势：1)检测限(4.86 μg/L)满足EPA饮用水标准；2)分析时间较传统方法缩短90%；3)无需复杂前处理。发表于《Talanta Open》的成果为现场重金属检测提供了新范式，特别适用于突发污染事件的应急监测。未来通过集成微流控技术，有望实现多参数同步检测系统的开发。