水環境中重金屬污染問題致使生態環境和人類的生命健康受到了嚴重的威脅，影響社會的發展進步。針對水環境中的重金屬污染物的分析檢測迫在眉睫，且其高效、穩定、準確的分析對水環境的重金屬污染評估、污染過程以及保障區域地下水資源的安全具有重要的科學意義。然而，地下水中重金屬污染物具有背景復雜、痕量、多組分和賦存形態多樣等特點，高效、穩定、準確分析一直是環境分析領域的難點。雖然納米材料以其獨特的物理化學性質在化學修飾電極中得到廣泛的應用，但是基于納米材料的化學修飾電極仍面臨一些問題，諸如納米材料作為敏感界面的研究機理不明確，納米修飾電極抗干擾能力、穩定性不足，電極表面因污染鈍化而較難應用于復雜水環境的分析檢測。


基于上述問題，本論文旨在以超微尺寸電極構建簡單、穩定的電化學傳感器研究復雜地下水中對無機砷污染物的電化學分析檢測，此外進一步探討納米材料作為敏感界面材料的檢測機制。本論文的主要研究內容如下：


(1)以簡易的方式構建了超微尺寸金絲微電極，并將其用于我國內蒙古自治區托克托地區As(Ⅲ)的分析檢測，實現了對當地復雜地下水中As(Ⅲ)的高效、穩定、準確檢測?？紤]到當地實際水樣中復雜成分，我們第一次充分探討分析了一系列干擾成分對As(Ⅲ)電化學檢測的影響，實驗結果表明各種離子并不會對As(Ⅲ)的電化學響應造成明顯的干擾影響。此外，研究表明金絲微電極在As(Ⅲ)檢測方面具有較好的重現性和穩定性。


(2)基于托克托地區高含量腐殖酸(HA)對電化學檢測As(Ⅲ)的影響，將電化學分析方法和光譜分析方法(FTIR和XPS)相結合詳細探究了HA對As(Ⅲ)電化學響應的干擾機制，研究表明HA造成干擾主要基于兩個方面：HA分子吸附于電極表面，減小電極表面活性面積；HA分子通過氫鍵和較弱的物理吸附作用與As(Ⅲ)結合，從而降低溶液中As(Ⅲ)的活度。同時研究了特定重金屬離子(如Fe(Ⅲ))的引入對溶液中HA的影響，結合FTIR和XPS技術分析表明Fe(Ⅲ)離子共存時，Fe(Ⅲ)離子可與HA分子形成絡合物，且兩者的作用明顯強于HA分子與電極表面和與As(Ⅲ)的作用，其存在可有效消除或弱化HA所引起的檢測干擾，從而揭示了復雜地下水中天然有機微污染物對無機砷電分析的影響規律，建立了一種基于實驗方法以研究電化學檢測中干擾問題的普適性規則，為探索消除無機砷電化學分析的干擾因素進而實現其準確檢測提供了一種新思路。


(3)以簡單的電化學沉積方法將氧化鉬修飾于金絲微電極表面，并將其用于無機砷的電化學檢測，成功實現了在溫和條件下對As(Ⅲ)的靈敏檢測，擴展了超微電極在無機砷檢測方面的應用。同時詳細研究了Cu(Ⅱ)離子對此修飾電極電化學檢測As(Ⅲ)的干擾問題。雖然兩者在電化學檢測過程均可出現明顯的陽極溶出響應，但兩者的溶出峰電位相差近380mV，結果表明Cu(Ⅱ)離子并未對As(Ⅲ)的電化學檢測響應造成明顯的干擾。此外氧化鉬修飾電極具有較好的重現性和穩定性。


(4)以簡單的水熱方法成功制備了層狀Co3O4和多孔Co3O4納米片，分別研究了這兩種不同結構的納米材料對重金屬離子(Pb(Ⅱ))的吸附性能和電化學行為。根據層狀Co3O4及多孔Co3O4對Pb(Ⅱ)的不同吸附行為，成功闡述了納米材料作為敏感界面材料的“吸附-釋放”機理，即納米材料首先自溶液中吸附待測重金屬離子，隨后釋放于電極表面，從而提高了對重金屬離子電化學分析行為。該研究為設計并構建基于吸附性納米材料作為敏感界面的電化學傳感器提供了新策略。