重金属如铅、铜、镉、锰等有毒有害,即使微量存在,对人体的免疫系统、中枢神经和生殖系统也能造成严重的损伤,通常难以降解,导致生态系统富集,造成重金属污染,严重地破坏了生态环境,威胁了人类的健康活动。如何有效地对重金属污染进行监测尤为重要,探究高效检测手段对于解决防止重金属污染意义重大。电化学检测法作为重要的检测方法已经获得了长足的发展,具有灵敏度高、检出限低性能优势,加之操作简单,设备便携,成本低廉,是在线监测最优选择之一。电化学检测方法中,电极表面修饰材料的选取,对于检测效果的提升至关重要。Ti02作为重要的半导体材料,具有稳定性好、安全无毒、成本低等优点,被专家学者广泛研究。同时,二维超薄纳米片结构拥有较大的比表面积、反应活性位点多、稳定性高等优势。但对于二维超薄TiO2纳米片(2DTi02NSs)用于重金属离子检测的研究报道较少。本文将以二维超薄Ti02以及非金属掺杂改性的纳米片修饰玻碳电极,用于检测水体中的重金属Pb(ⅡI),实验内容主要有:首先,通过一步水热法制备超薄2DTi02NSs,用于修饰玻碳电极制备电化学传感器,将其应用于重金属Pb(Ⅱ)的检测。对影响信号响应的实验条件:支持缓冲液、沉积电势、沉积时间以及缓冲液的pH值进行优化。结果表明:在NaAc-HAc支持缓冲液、沉积电势为-1V、溶液pH值为5.0时响应效果最佳,考虑到效率问题,沉积时间选150 s。此时,在Pb(Ⅱ)检测范围0.1 μM～1.5 μM,呈现良好的线性关系。其次,用非金属(F、S、I)对2DTi02NSs进行原位水热掺杂改性。制备不同掺杂浓度的2DTi02NSs,修饰玻碳电极用于Pb(Ⅱ)的检测。在最优的检测条件下,改性材料较纯Ti02检测Pb(Ⅱ)呈现出更佳的电流信号响应。在0.2μM～1.4 μ范围内线性关系良好,当掺杂浓度为10%时,F掺杂Ti02纳米片表现出最高的电化学敏感性和最优的检出限。与纯Ti02纳米片相比,灵敏度增加了 102%,检测限降低36.4%,达到7 nM,远低于世界卫生组织对于饮用水中铅离子的规定值90 nM。最后,用电化学测试结合第一性原理计算,对F元素掺杂性能较纯Ti02纳米片提高的原因进行探究。实验数据与计算结论较为吻合,表明掺杂有助于电极表面电子的传递,同时理论计算结果显示F掺杂Ti02后,Pb(Ⅱ)在TiO2(101)面吸附能增大,固载重金属Pb(Ⅱ)能力增强,因而其响应信号更好。与此同时,研究了 F掺杂Ti02NSs对修饰电极的重现性、稳定性和抗干扰性的影响,结果表明F掺杂Ti02NSs具有较好的重现性、稳定性和抗干扰性,有望应用到实际生活中。