化学键合增强X射线荧光技术实现H3AsO3与H2AsO4?一步分离及形态分析

本研究创新性地提出化学键合驱动策略，通过调控功能化传感界面提升X射线荧光（XRF）性能，实现水环境基质中砷形态（H3AsO3/H2AsO4?）一步分离与抗干扰检测。采用巯基棉（SC）选择性吸附H3AsO3，NH2-Fe2O3富集滤液中的H2AsO4?，检测限达9.2/3.3 μg·L?1，较传统XRF提升2-3个数量级。该工作为环境砷形态分析提供了免洗脱、高灵敏的解决方案。

　　

Highlight亮点聚焦

本研究突破性地开发了基于化学键合增强X射线荧光（XRF）的砷形态分析技术，通过精准调控功能化传感界面，实现水环境中H₃AsO₃和H₂AsO₄^?的高效分离与同步检测。该技术将传统XRF灵敏度提升2-3个数量级，为环境砷污染监测提供全新解决方案。

Section snippets章节精要

Chemical reagents化学试剂

所有试剂均为分析纯直接使用。氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）、六水合氯化铁（FeCl₃·6H₂O）和醋酸钠（CH₃COONa）购自国药集团，巯基棉（SC）来自上海新沪试剂公司。实验用水为18.25 MΩ·cm超纯水。

Preparation of NH₂-Fe₂O₃/Ti氨基功能化氧化铁制备

在制备NH₂-Fe₂O₃前，先通过溶剂热法合成Fe₂O₃基底，再通过APTMS修饰引入氨基官能团，构建具有特异性吸附位点的传感材料。

Morphological and structural characterization of sensing material材料表征

为增强XRF对H₂AsO₄^?的检测灵敏度，我们精心设计了NH₂-Fe₂O₃功能化材料。该材料利用过渡金属的催化特性，通过静电作用和化学键合（Fe-O/N-O协同作用）高效捕获目标离子。扫描电镜显示材料呈多孔结构，X射线光电子能谱（XPS）证实了砷物种与材料表面的化学键合。

Conclusion研究结论

本工作基于SC介导的一步分离法和化学键合相互作用，成功实现了H₃AsO₃和H₂AsO₄^?的形态分析。SC对H₃AsO₃表现出显著选择性吸附，而滤液中的H₂AsO₄^?则通过NH₂-Fe₂O₃的协同作用被高效富集。密度泛函理论（DFT）计算揭示了SC选择性分离的分子机制，轨道耦合分析验证了Fe-O/N-O双键合协同效应。