镱修饰卟啉纳米结构电极实现水体铅离子超灵敏检测及机理研究

本研究针对电化学传感器修饰难题，开发了镱功能化介观四羧基苯基卟啉（Yb-TCPP）复合材料，实现水体Pb(II)超高灵敏度检测（灵敏度达783.58 μA μM?1 cm?2），检测限低至0.16 μg L?1，实际水样回收率98.93%-100.63%，为重金属监测提供新型单材料电极修饰策略。

　　

通过水热法合成的新型镱（Ytterbium, Yb）功能化介观四羧基苯基卟啉（meso-tetra(4-carboxyphenyl)porphyrin, Yb-TCPP）复合材料，成功解决了电化学传感器修饰复杂的技术瓶颈。该材料凭借独特的纳米结构与性能，使电极对铅离子（Pb(II)）的检测灵敏度显著提升至783.58 μA μM^?1 cm^?2，并在5–300 μg L^?1和300–1000 μg L^?1浓度区间内呈现优异线性关系，检测限低至0.16 μg L^?1。实际水样重复测试回收率达98.93%–100.63%，验证了方法的可靠性。

密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）计算揭示了Yb-TCPP的结构特征：材料保留大量四吡咯空腔结构，对铅离子具有强吸附能力；能隙的缩小证实镱元素有效提升了材料导电性。进一步机理研究表明，Yb-TCPP在铅的还原富集和氧化溶出阶段均表现出显著催化效应。本研究摒弃了传统多材料复合修饰的冗余工艺，为单材料电极修饰提供了创新思路，推动环境重金属监测技术的实际应用。