近期，中國(guó)科學(xué)院智能所黃行九研究團(tuán)隊(duì)與華中師范大學(xué)張禮知教授合作，利用X-射線光電子能譜(XPS)結(jié)合擴(kuò)展X-射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜(EXAFS)，深入研究了啞鈴狀A(yù)u/Fe3O4納米顆粒表面的活性Fe(II) 以Fe(II)/Fe(III)循環(huán)形式參與到待測(cè)物的氧化還原反應(yīng)中，從而增強(qiáng)電化學(xué)分析行為的檢測(cè)機(jī)制。

鐵基金屬氧化物微/納結(jié)構(gòu)材料由于其*的催化，吸附和磁學(xué)等性能而受到廣泛的關(guān)注，其在電化學(xué)的重金屬離子中也有著廣泛的應(yīng)用。長(zhǎng)期以來(lái)，電化學(xué)分析都以追求高的靈敏度和低的檢測(cè)限為目標(biāo)，而其中的納米增強(qiáng)機(jī)制卻不甚明了，特別是關(guān)于小尺寸納米顆粒所表現(xiàn)出來(lái)的特殊的優(yōu)異性能研究。而這種揭示大小尺寸納米顆粒差異性的增強(qiáng)機(jī)制研究對(duì)于今后開發(fā)新型納米材料用于高靈敏的檢測(cè)水環(huán)境中的重金屬離子十分有利。

更為重要的是，通過XPS技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)啞鈴狀A(yù)u/Fe3O4納米顆粒表面的Fe(II)具有非常高的活性，可以直接將As(III)還原成As(0)，相比較而言這種優(yōu)異的氧化還原活性在大尺寸的Fe3O4 (400 nm)上并沒有發(fā)現(xiàn)。通過XPS分析電化學(xué)檢測(cè)過程中As(III)和Fe(II)的價(jià)態(tài)和含量的變化，證明了表面活性Fe(II)是以Fe(II)/Fe(III)循環(huán)參與的As(III)的氧化還原中，從而進(jìn)一步提高了As(III)的檢測(cè)靈敏度。

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)、合肥物質(zhì)科學(xué)研究院院長(zhǎng)基金等項(xiàng)目及上海同步輻射裝置(BL14W1線站)的支持。

金屬離子是某種物質(zhì)溶于水后的金屬元素的離子。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是分子組成的物質(zhì)中的金屬元素。絕大部分金屬離子是陽(yáng)離子，但I(xiàn)VB-VIII族金屬可以生成陰離子。金屬離子是維持多相體系的滲透平衡的重要組成部分，也是廣泛的酶反應(yīng)的必要組成部分。有些酶類的催化活性，除了蛋白質(zhì)部分外，還需要金屬離子，即金屬離子是酶活性中心的組成部分。

有些酶的分子中雖不含有金屬，但需要金屬離子激活。金屬離子是酶的輔基或激活劑，金屬離子通過自身化合價(jià)的變化來(lái)傳遞電子，完成生物體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)，在維持生物體內(nèi)的水和電解質(zhì)平衡等方面亦需要金屬離子。