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重金属污染已经成为全球性的问题,Hg(Ⅱ)被认为是环境中最危险的污染物之一,即使在极低浓度下也会对人体健康产生危害,Hg(Ⅱ)在生态系统中的不断积累会引起饮用水和食品的污染。世界卫生组织(WHO)将饮用水Hg(Ⅱ)的可接受限度定为30.0 nM,因此实现对Hg(Ⅱ)准确、快速和高灵敏的检测具有重要意义。电化学分析方法中的方波伏安(SWV)技术已成为检测无机Hg(Ⅱ)的最有力技术之一。近年来,石墨烯和石墨烯基纳米复合材料由于其具备较大的比表面积和高导电性,常被用作电化学检测电极修饰材料,以实现对重金属汞离子的有效检测。对石墨烯进行改性,如引入其他元素如N元素等从而提高其电化学性能也是研究的一个热点。金属氧化物MnO2是一种环境友好且低成本的材料,在传感器,超级电容器,电池和电化学等领域均有广泛研究。因此,本课题拟将非金属元素N引入到石墨烯与MnO2复合材料中从而提高其检测性能。本文将二维纳米材料与电化学分析技术结合在一起,从石墨烯材料出发,将非金属元素氮掺杂至石墨烯和MnO2复合材料中进行研究,通过氮元素掺杂至复合材料中,增加反应活性位点,进一步提高复合材料的性能。并将N-RGO/MnO2修饰于电极表面构筑出RGO/MnO2-GCE传感器并用来初步探究其电化学性能且将其用于重金属离子Hg(Ⅱ)的检测中。主要研究内容包括以下几个部分:(1)利用Hummers法合成了氧化石墨烯,然后使用化学法将氧化石墨烯和对苯二胺水浴合成了氨基化石墨烯材料。以高锰酸钾和氨基化石墨烯为原料,采用水热法合成了N-RGO/MnO2复合材料。并且通过XRD、XPS、SEM、TEM等表征技术对复合材料进行了结构和形貌分析。结果表明:氮元素成功掺杂至复合材料中,附着在石墨烯材料上的MnO2是具备较大比表面积的δ型二氧化锰。该复合材料呈现出的较大的比表面积,为后续的电化学检测打下良好的基础。(2)将制备好的N-RGO/Mn02纳米复合材料修饰到打磨好的玻碳电极上,在最优化实验条件下,将其运用到汞离子的电化学检测分析中。实验表明,该修饰电极可以对汞离子有较高的电化学响应,说明该传感器可以实现汞离子快速高效的检测,检测灵敏度为72.16μA/μM,检测限为0.0414nM(3σ方法)。该修饰电极展现出较好的稳定性和重复性并可用于实际水样分析。(3)结合之前的工作,我们提出将N元素引入至石墨烯与CeO2的复合物中去研究其电化学检测Hg(Ⅱ)的性能。同样利用水热法制备出N-RGO/CeO2纳米复合材料。该材料的电化学性能较好,比裸玻碳电极、纯二氧化铈和RGO/CeO2修饰的电极表现出更高的灵敏度,且该构造电极具备长期稳定性,重复性好。总而言之,将功能化的NH2-RGO材料分别与MnO2、CeO2复合,获得复合材料,为纳米材料的设计提供了新的思路。提出以N-RGO/MnO2、N-RGO/CeO2复合材料构筑的新型纳米敏感界面来实现Hg(Ⅱ)的检测。材料制备方法简单,通过N元素掺杂,能加强金属氧化物和石墨烯之间的连接,从而提高电荷分离率和电子转移速度,增加活性位点,增加材料的吸附性能,丰富了重金属离子检测的研究。