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敏感界面的设计对于电化学传感响应有着至关重要的作用。本论文以缺陷型二维纳米材料为研究对象构筑电化学敏感界面,对其微观物性结构及电化学传感性能进行研究。借助于现代化先进技术,如X射线光电子能谱(XPS)及X射线吸收精细结构(XAFS)等,从原子之间的相互作用层面出发,揭示重金属离子与不同原子面之间的相互作用形式,包括化学价态,原子周围配位结构等,建立缺陷型纳米材料活性位点与电化学传感机制的构效关系。此外,本论文对一直困扰人们的电化学检测干扰问题进行了探索,充分展示电子诱导干扰效应机制。基于此,本论文的主要研究内容包含以下几个方面:(1)设计制备一种缺陷型单晶(001)晶面暴露的TiO2纳米片,并用于高灵敏电化学检测重Hg(Ⅱ)。研究表明氧空位与三价Ti3+调节缺陷的TiO2纳米片电子状态及电化学传感性能。我们通过X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱、电子顺磁共振(ESR)、以及红外光谱(FTIR)证明了表面氧空位与三价Ti3+的存在。扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)结果分析演示了氧空位参与催化电化学检测过程:氧空位吸附O2分子,同时Ti3+提供一个电子,形成O2·-,为重金属离子提供吸附及电子转移活性位点。这些发现证明了表面电子状态调制的概念能够将导电性较差的纳米材料直接用于电化学检测,不需要修饰其它的活性材料来解决低导电性的问题,也不需要考虑重金属离子在材料表面的吸附-解吸平衡。(2)调控水热反应中的HF的使用量来调控不同微结构TiO2-x纳米片本质物性,实现高灵敏电化学检测Cu(Ⅱ),灵敏度高达～237.1 μAcm-2μM-1。拉曼、ESR、XPS等全面剖析并建立TiO2-x纳米片的物性(高能(001)晶面的暴露比例、氧空位浓度、表面羟基(-OH)含量以及载流子浓度)与电化学灵敏度之间的构效关系。在相互干扰的研究中,我们选择距离Cu(Ⅱ)溶出电势差相距较远(～700 mV)的CCd(Ⅱ)作为研究对象,利用EXAFS等先进技术,充分证实了cd(Ⅱ)能够促进自由电子从纳米材料的表面氧空位缺陷传递到Cu(Ⅱ)。同时,Cd(Ⅱ)能够拉长Cu与缺陷型TiO2-c纳米片上O的原子间距离,从而降低Cu(Ⅱ)的解吸能。这些发现为发展高灵敏电化学传感材料具有一定的理论指导作用,也为研究重金属离子之间的相互干扰机制提供一种思路。(3)过渡金属元素(例如:Mn)掺杂的的方法引入S空位缺陷与晶相转变,激发纯的本征惰性的MoS2纳米片的的活性,使活性位点与重金属Pb(Ⅱ)之间发生化学相互作用,与较弱的物理作用相比,这种较强的相互作用有利于电子传输和原位催化氧化还原反应的发生,从而达到在电化学检测Pb(Ⅱ)时展现一个较高的电化学灵敏度(82.18 μA μM-1),这相对于纯的MoS2纳米片有一个极大的提升。EXAFS数据分析表明Mn单原子通过替代Mo原子的方式掺杂。异原子Mn能够引起晶格畸变,通过提供电子引起S原子面滑移,从而引入大量的缺陷和晶相的转变,这些结果通过高角环形暗场-扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)、拉曼及XPS数据充分证明。大量的S空穴和1T相的嵌入使得Mn-MoS2具有较好的电子传输性能。这些发现为研究电化学传感性能提升机制以及从原子层面揭示缺陷、晶相工程的电化学行为提供了潜在的可能。