近期，中國科學院智能所黃行九研究團隊與華中師范大學張禮知教授合作，利用X-射線光電子能譜(XPS)結合擴展X-射線吸收精細結構譜(EXAFS)，深入研究了啞鈴狀Au/Fe3O4納米顆粒表面的活性Fe(II) 以Fe(II)/Fe(III)循環(huán)形式參與到待測物的氧化還原反應中，從而增強電化學分析行為的檢測機制。
鐵基金屬氧化物微/納結構材料由于其*的催化，吸附和磁學等性能而受到廣泛的關注，其在電化學的重金屬離子中也有著廣泛的應用。長期以來，電化學分析都以追求高的靈敏度和低的檢測限為目標，而其中的納米增強機制卻不甚明了，特別是關于小尺寸納米顆粒所表現(xiàn)出來的特殊的優(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機制研究對于今后開發(fā)新型納米材料用于高靈敏的檢測水環(huán)境中的重金屬離子十分有利。
更為重要的是，通過XPS技術研究發(fā)現(xiàn)啞鈴狀Au/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分析電化學檢測過程中As(III)和Fe(II)的價態(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，從而進一步提高了As(III)的檢測靈敏度。
該研究工作得到了國家自然科學基金、中國科學院創(chuàng)新交叉團隊、合肥物質科學研究院院長基金等項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溶于水后的金屬元素的離子。簡單的說就是分子組成的物質中的金屬元素。絕大部分金屬離子是陽離子，但IVB-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，也是廣泛的酶反應的必要組成部分。有些酶類的催化活性，除了蛋白質部分外，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的變化來傳遞電子，完成生物體內(nèi)的氧化還原反應，在維持生物體內(nèi)的水和電解質平衡等方面亦需要金屬離子。
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