面对日益严峻的重金属污染以及其对人体的巨大毒害作用,检测环境中的重金属离子是非常有必要的。值得注意的是,环境(水体、土壤或食物)中的成分复杂,包括小离子和有机物等其它物质。与其它物质的浓度相比,重金属离子的浓度太低。如何克服其他物质的严重干扰并实现高灵敏、快速、稳定地检测环境中的重金属离子显得非常重要。电化学(EC)方法和电化学-激光诱导击穿光谱(EC-LIBS)方法被认为是检测重金属离子的有效方法。然而,它们在检测环境(尤其是复杂环境)中的重金属离子方面仍需克服一些亟待解决的困难,如EC的抗干扰性能差,EC-LIBS的检测稳定性差。本论文基于上述问题,研究了功能化的纳米材料修饰的工作电极改善了 EC的抗干扰性能,并通过构筑稳定的基底和辅助主动可控火花放电方法提升了 EC-LIBS的检测稳定性。主要研究内容如下:(1)合成谷胱甘肽功能化的金/多壁碳纳米管纳米材料(MWCNTs-GSH-Au-GSH),并构建了用于检测水稻伤流液中Pb2+的灵敏且抗干扰的传感界面。多种表征结果表明,MWCNTs-GSH-Au-GSH上的表面官能团(-COOH、-CONH-和-NH2)吸附Pb2+的能力强,从而增强了电化学检测的抗干扰能力,实现对水稻伤流液中Pb2+的检测。均匀、致密、小尺寸的金纳米粒子具有出色的电催化能力,可提高检测灵敏度和降低检测限。另外,MWCNTs-GSH-Au-GSH电极对Pb2+的良好稳定性和高重现性表明,该电极可很好地应用于水稻伤流液中Pb2+的长期检测。这项研究可能为进一步研究水稻中重金属离子的迁移和转化提供一种简单有效的方法。(2)合成了在钛箔上自组织、高度有序的锰掺杂的二氧化钛纳米管阵列(Mn-TiO2 NTAs)并作为工作电极,用于EC-LIBS检测水、土壤和茶叶中的Cd2+。实验结果表明,Mn-TiO2 NTAs排列均匀且离电极表面的高度相同,有利于高斯激光辐照后烧蚀斑的均匀性。此电极上基体效应(即,化学成分,物理和化学状态变化对信号强度的影响等)均比乱序Mn-TiO2纳米管电极降低了。浅烧蚀斑的均匀性产生均匀的等离子体,最终获得稳定的信号。研究了在Mn-TiO2 NTAs电极上的六个位置和六个不同批次制备的Mn-TiO2 NTAs电极上获得的EC-LIBS强度的变化,并与滴涂法修饰的Mn-TiO2电极进行比较。实验结果表明,Mn-TiO2 NTAs电极改善了 EC-LIBS的稳定性。所提出的方法完美地实现了水、土壤和茶中Cd2+的准确检测。这项工作可能为稳定分析环境中的痕量重金属污染物提供新的机会。(3)提出了一种通过主动可控火花放电和电化学富集辅助的低脉冲能量LIBS的新方法检测水和土壤中的As3+。为了减少砷和汞的挥发,脉冲能量从先前报道的约100 mJ降低到15mJ。但是同时,降低脉冲能量带来了激发的等离子体不足的问题。主动可控火花放电可弥补等离子体含量的不足,并通过控制火花放电和激光之间的弛豫时间来克服传统火花放电辅助LIBS的不稳定性。检测之前的预富集是增强LIBS信号的关键步骤。电化学富集辅助的LIBS可通过在电化学富集阶段有效地浓缩分析物来显著增强LIBS信号。通过在具有可调节氧空位的花状NiCo2O4-x-NH2纳米片上进行电化学富集,实现了 As3+的高效快速富集。结果表明,此方法检测As3+的灵敏度高达3.35 counts ppb-1,检测限低至8.69 ppb,展示出极好的稳定性(相对标准偏差低于5%)。此工作详细研究了主动可控火花放电、氧空位和氨基的重要作用。这种方法为增强重金属离子(包括易挥发和难挥发重金属离子)检测的信号强度提供了新思路。