近几十年来,国家的现代化进程取得了举世瞩目的成就,然而由于在发展过程中缺乏一定的环保意识和相应的环保措施,我们赖以生存的自然环境受到严重污染,尤其是水污染问题非常突出。严重的水污染不仅会破坏生态系统的平衡,也给人们的身体健康带来极大的隐患。水是生命之源,水污染使得自然界的水体中充斥着大量的有害物质。各种有毒的金属离子人体内富集,最终导致各种疾病的发生。因此,能够快速有效地检测出自然水体中痕量的重金属离子极为重要。电化学方法由于其能够快速准确高灵敏地检测水中的重金属离子而受到广泛的关注,该方法最核心的部分为基于纳米材料传感界面的设计。近年来,各种纳米传感材料的报道层出不穷,然而大多数是对于其高灵敏检测性能阐述,很少有关于电化学敏感机制的详细阐明,而探索其中的微观作用机制对于设计新的高灵敏检测纳米材料检测水中的重金属离子格外重要。因此,本论文以锰基纳米材料为电极修饰材料,进一步研究纳米材料修饰的电极敏感界面与高灵敏电化学行为之间的作用机制。本论文的主要工作包括以下:(1)通过水热法合成了具有正八面体形貌的四氧化三锰,并通过煅烧处理得到了含有表面缺陷的Def-Mn3O4。将该材料用于修饰玻碳电极,实现了对重金属离子的检测,此外对Pb(Ⅱ)表现出最优的检测灵敏度,并且Def-Mn3O4/GCE表现出优秀的检测重现性和稳定性。我们将该材料的高灵敏度检测性能归因于煅烧处理,产生的表面缺陷提供了大量的吸附位点,此外改善了材料的导电性能从而促进了电子的转移。该部分工作为下部分内容提供了参比。(2)通过水热法合成了氧化锰,然后在氧化锰表面原位生长氧化铁纳米颗粒最终合成了 FeOx/Mn3O4,并且该材料修饰电极对Pb(Ⅱ)的检测灵敏度为2497.54μA μM-1cm-2(111.89μA μM-1),理论检出限(LOD)为0.015 μM。为了探究高灵敏检测的机理,我们做了相应的吸附实验和电化学实验,根据相应的XPS和FT-IR结果,Pb(Ⅱ)高灵敏检测并不是基于材料吸附能力增强的结果,而是基于材料表面生成的高能界面结构,提供了大量的活性位点,促进了检测过程的电子转移。此外,材料表面的Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)循环会促进检测过程中Pb(Ⅱ)氧化还原过程,最终使得检测灵敏度大大提高。