【儀表網 研發(fā)快訊】近期，中國科學院合肥物質院固體所環(huán)境材料與污染控制研究部李培華博士等構筑了由親脂性陰離子觸發(fā)快速離子-電子轉導的高穩(wěn)定全固態(tài)鈣離子選擇性電極，并通過同步輻射技術揭示了固體轉導層參與電位響應時的作用機制。相關研究成果作為補充封面發(fā)表在Analytical Chemistry上。
 

　　全固態(tài)離子選擇性電極以其操作簡便、反應迅速等優(yōu)勢廣泛應用在水質和體液分析中。然而，長期穩(wěn)定性測試過程中的電位漂移問題影響著測量結果的準確性，阻礙了全固態(tài)離子選擇性電極的進一步實際應用。固體接觸層作為離子-電子信號相互轉化的轉導者，其電容和疏水性是影響電位穩(wěn)定性的關鍵。因此，設計具有大電容且高疏水的轉導層，并探究其在參與電位響應時的作用機制對全固態(tài)離子選擇性電極穩(wěn)定性的提高以及轉導層材料的精準設計具有重要的指導意義。
 

　　此前，研究團隊通過構筑SnS2-MoS2異質結作為轉導層穩(wěn)定界面電位 (ACS Sens. 2024, 9, 1, 415-423)，發(fā)現SnS2-MoS2的界面電子可通過Sn-S-Mo異質結自發(fā)地從SnS2轉移到MoS2，從而調節(jié)表面電子結構并加速電子轉移以增大電容。以SnS2-MoS2異質結為轉導層構建的鈉離子選擇性電極實現了對鈉離子的穩(wěn)定高效檢測。基于此，團隊利用表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨 (CTAB) 對CuS進行表面疏水調控，合成了兼具優(yōu)異氧化還原電容和高疏水性的CunS-50納米花，以CunS-50為轉導層構建的全固態(tài)鈣離子選擇性電極在濃度為10-1 ~ 10-7 M的線性范圍內實現了對鈣離子的穩(wěn)定檢測。
 

　　研究人員進一步利用同步輻射技術發(fā)現，離子選擇性膜中的親脂性陰離子 (TFPB-) 在電位響應時轉移到ISM/CunS-50界面，參與CunS-50中Cu+/Cu2+的氧化還原過程，促進自由電子的產生，加速了離子-電子的轉導，將離子信號轉化為電子信號傳輸到導電襯底，從而穩(wěn)定電極電位。該工作為全固態(tài)離子選擇性電極的氧化還原轉導機制提供了更深入的理解，并為由親脂性陰離子引發(fā)離子-電子轉導的氧化還原型固體轉導層材料的設計提供了新思路。
 

　　上述研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目、中國科學院青年創(chuàng)新促進會及國家自然科學基金等項目的資助。
 

　　CunS-50參與電位響應的機理探究：(a-b) CunS-50/Ca2+-ISE對TFPB-在o-NPOE溶液中的電位響應和校準曲線； (c) 歸一化Cu K邊XANES光譜； (d) 歸一化S K邊XANES光譜； (e, f) 長期電位穩(wěn)定性測試前后ISM/CunS-50界面的截面電鏡圖。