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掺杂过渡金属的ZIF-8用于检测重金属Hg(II)
摘要：
石河子大学王自军老师等报道的本篇文章（J Chin Chem Soc.2024;1–11.）中研究了一种新型的电化学检测方法，用于快速、稳定地检测环境中的重金属离子Hg(II)。通过将铜或镍离子掺杂到ZIF-8材料中，制备了双金属有机框架（MOF）材料，显著提高了对Hg(II)的检测性能。特别是CuZn/GCE配置表现出最显著的增强效果，与纯ZIF-8修饰的GCE相比，对环境中游离Hg(II)的灵敏度和检测限分别提高了450%和64%。CuZn修饰的GCE在干扰离子存在下表现出很高的稳定性和选择性，显示出监测痕量Hg(II)水平的潜力。
研究背景：
1) 行业问题：重金属如Hg(II)和Pb(II)对人体健康影响深远，工业发展带来的环境污染问题日益严重，快速稳定检测重金属离子及其相关化学品成为当务之急。
2) 其他学者的解决方案：已有的研究多采用原子吸收光谱（AAS）和冷蒸气原子荧光光谱（CVAFS）等方法，但这些方法操作复杂、成本高，不利于实时监测。
3) 本文作者的创新：提出了一种基于掺杂过渡金属的ZIF-8材料的电化学检测方法，利用DPSV技术，提高了检测的灵敏度和稳定性，为重金属污染的监测提供了新的解决方案。
实验部分：
1) 制备掺杂过渡金属的ZIF-8材料：通过简单的方法合成了掺杂铜或镍的ZIF-8纳米复合材料。
2) 电化学性能测试：使用循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）评估了修饰电极的电化学性能。
3) Hg(II)的检测：在优化的实验条件下，系统分析了ZIF-8和CuZn/ZIF-8修饰的GCE对Hg(II)的检测性能，并通过DPSV方法建立了Hg(II)的检测方法。
分析测试：
1) 材料表征：通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等技术对ZIF-8和掺杂Cu的ZIF-8的表面形貌和结构进行了表征。
2) XPS分析：对CuZn纳米复合材料进行了X射线光电子能谱（XPS）分析，研究了材料表面的化学组成、化学状态和电子结构。
3) 电化学表征：通过CV和EIS评估了CuZn纳米复合材料的电化学性能，揭示了电子转移过程中的动力学信息。
总结：
本文成功合成了掺杂过渡金属的ZIF-8纳米复合材料，并发现其对重金属Hg(II)的电化学检测性能有显著提升。CuZn修饰的GCE表现出优异的检测性能，具有高灵敏度和低检测限，且在实际样品检测中具有良好的稳定性和重复性。这些发现表明，掺杂过渡金属的ZIF-8材料在环境监测和重金属污染治理中具有广阔的应用前景。
展望：
1) CuZn修饰的GCE在检测Hg(II)方面表现出色，但对于其他重金属离子的检测能力还需要进一步研究和优化。
2) 目前的研究主要集中在Hg(II)的检测上，对于其他重金属离子的干扰效应和检测选择性需要更深入的研究。
3) 未来可对掺杂过渡金属的ZIF-8材料进行更多的合成优化和性能测试，探索其在更广泛的环境监测和污染物检测中的应用潜力。同时，研究如何进一步提高材料的稳定性和选择性，以适应更复杂的环境样品检测需求。
Transition metal doped ZIF-8 for the detection of the heavy metal Hg(II)
文章作者：Xin Zhe Chen, Yang Wu, Chen Xu, Zi Jun Wang, Min Min Liu
DOI：10.1002/jccs.202300457
文章链接：https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejic.202300457
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