BiOBr/g-C3N4/FTO异质结高灵敏光电化学检测六价铬：揭示毒性机制的新突破

研究人员针对六价铬(Cr(VI))毒性检测的灵敏度瓶颈，通过构建BiOBr/g-C3N4/FTO异质结光电化学传感器，实现了超低检测限与高选择性。该研究利用界面电子协同效应将Cr(VI)检测灵敏度提升至0.01 ppb级，为环境污染物监测提供了新范式。

　　

随着工业发展带来的重金属污染加剧，六价铬(Cr(VI))作为国际公认的强致癌物，其快速精准检测成为环境与健康领域的重大挑战。传统检测方法存在设备昂贵、操作复杂等缺陷，而现有电化学传感器又面临灵敏度不足、抗干扰能力差等瓶颈。安徽科技大学的研究团队在《Materials Science in Semiconductor Processing》发表的研究中，创新性地将半导体异质结工程引入光电化学传感领域，通过精确调控BiOBr/g-C₃N₄界面电子结构，成功开发出性能卓越的Cr(VI)检测平台。

研究采用三步法构建传感体系：首先通过溶剂热法在FTO导电玻璃上生长BiOBr纳米片阵列，再通过气相沉积引入g-C₃N₄形成II型异质结，最后通过电化学阻抗谱优化界面电荷传输路径。研究特别关注了异质结界面的能带匹配机制，利用X射线光电子能谱(XPS)证实了界面处Br空位的催化增强作用。

结果与讨论部分揭示：1) 形貌表征显示g-C₃N₄的引入使BiOBr比表面积提升3.2倍；2) 光电测试证实异质结将光电流响应提升至纯相BiOBr的7.8倍；3) 选择性实验表明该传感器对Cr(VI)的识别系数高达98.5%，抗干扰能力显著优于传统电极。

结论部分指出，该工作通过能带工程构建的Z型电荷转移路径，使传感器检测限达到0.008 μM，较现有技术降低两个数量级。其创新性在于：① 利用PBA衍生策略稳定异质界面；② 通过空位工程优化Cr(VI)吸附能；③ 三维导电网络加速电子-空穴分离。这项研究为发展新一代环境监测设备提供了材料设计范式，同时为理解重金属毒性作用机制开辟了新视角。