智能所973首席科学家刘锦淮研究员和黄行九研员领导的课题组利用电化学分析技术与X-射线吸收精细结构能谱(EXAFS)技术，初步探索研究了不同组成成分的Au-Cu双金属纳米颗粒电化学分析无机污染物As(III)行为差异的内在机制。相关成果发表在Elsevier《Sensors and Actuators B: Chemical》杂志上(Sensors and Actuators B 231 (2016) 70–78)。

　　由于双金属纳米结构材料不同成分之间的协同催化效应，使其具有增强的催化活性，因此，双金属纳米结构材料受到科研工作者的高度关注。目前，双金属纳米结构材料在电化学分析检测无机重金属离子方面已有广泛的应用。然而对于不同组成成分的双金属纳米颗粒电化学行为差异的机制不甚清楚，即没有从原子层面上给出合理的解释。而这种基于原子层面的作用机制对开发具有高催化活性的双金属纳米结构材料具有重要指导作用。

　　基于上述问题，研究人员首先利用简单的水热法合成了不同组成成分的Au-Cu双金属纳米颗粒(Au₉₃Cu₇, Au₈₉Cu₁₁, Au₇₉Cu₂₁)并对其结构进行了详细的表征。然后，利用不同组成成分的Au-Cu双金属纳米颗粒(Au₉₃Cu₇, Au₈₉Cu₁₁, Au₇₉Cu₂₁)修饰的电极对电化学分析检测无机污染物As(III)的行为差异进行了讨论。电化学分析检测结果表明，不同组成成分的Au-Cu双金属纳米颗粒检测As(III)表现出不同的电化学性能。XAFS实验结果表明，不同组成成分的Au-Cu双金属纳米颗粒具有不同的结构，随着Au-Cu双金属纳米颗粒中的Cu含量的增加，Au-Au键的键长有收缩的趋势，而Au-Au键的键长可能是影响Au-Cu双金属纳米颗粒的电化学催化活性的主要因素。因此，通过调节Au-Cu双金属纳米颗粒的组成成分，可以获得具有较大电化学催化活性的双金属纳米结构材料，从而实现对As(III)的有效检测。

　　该工作从原子层面上初步探索了不同组成成分的Au-Cu双金属纳米颗粒对电化学行为的影响机制，为设计具有高催化活性的双金属纳米结构材料提供一个新的思路，为研究新型双金属纳米材料用于电化学分析检测提供了有效的理论支持。

　　图1： Au-Cu双金属纳米颗粒修饰电极在不同浓度下对As(III)的方波伏安响应。

　　图2：a)归一化的不同组成成分的Au-Cu双金属纳米颗粒Au L_III-EXAFS；b)拟合的傅里叶变换的EXAFS谱图。