林少華 謝銀俠 羅紅霞 許文濤 申慧杰

（1. 北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院，北京 102442；2. 中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京100083）

隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，空氣、水、土壤和食物中重金屬的含量，尤其是毒性很大的鉛離子的含量越來越高，它能夠隨著空氣、水和食物通過呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)進入到人體當中［1］。鉛離子是許多酶類的輔助因子，對人體健康也十分重要［2］，然而，當血鉛濃度高于0.48 nmol/L就可能對身體產(chǎn)生危害［3］。因為鉛離子難以被人體利用，隨著多余的鉛離子在體內(nèi)富集，體內(nèi)越來越高的鉛濃度將對人體健康產(chǎn)生極為不利的影響，如高血壓、神經(jīng)紊亂和肌肉麻痹等，隨之神經(jīng)、生殖和消化等系統(tǒng)均會出現(xiàn)不良癥狀［4］。正處于生長發(fā)育關鍵期的兒童更容易受到鉛離子的毒害，即使更低水平的血鉛濃度都能夠延緩兒童的智力發(fā)育［5］。鉛離子污染對環(huán)境和人體健康危害都是十分巨大的［6］，為此世界衛(wèi)生組織（WHO）還設定了鉛離子的準則值為0.01 mg/L［7］，但世界上還有很多地區(qū)仍難以達到鉛離子的安全濃度范圍［8］。我國對于飲用水含Pb2+的規(guī)定是0.05 mg/L。鉛離子檢測的傳統(tǒng)方法主要有原子吸收光譜法（AAS）［9］，原子發(fā)射光譜法（AES）［10］，電感耦合等離子體光譜法（ICP-MS）［11］，X-ray射線熒光光譜法（R-FS）［12］及離子色譜法（IC）［13］。盡管這些方法準確度和精度高，但它們需要特定的實驗室、復雜昂貴的設備、耗時的前處理和專業(yè)技術人員的操作，從而很大程度地限制了其應用，尤其是現(xiàn)場檢測、即時檢測和快速檢測［14］。

20世紀60年代發(fā)展起來的電化學法，在檢測重金屬鉛離子上具有成本低、選擇性好、靈敏度高、操作方便等優(yōu)勢，能實現(xiàn)現(xiàn)場在線檢測［15］，并且可以檢測復雜樣品中鉛離子的含量［16］。電化學傳感器常用的工作電極有碳基電極、汞基電極、金電極、鉍電極等。因汞電極具有毒性并污染環(huán)境，已禁止使用。金和鉑等金屬電極因成本較高，耐腐蝕性較差且易于與待測金屬形成金屬間化合物導致電極的電化學反應動力學和電子導電性能變差［17］，使其應用受到很大的限制。而碳基電極具有電化學窗口寬、易于修飾和機械硬度高等優(yōu)點，已逐步成為電化學法檢測鉛離子最常用的基底電極。但是裸碳基電極表面易被污染，檢測的靈敏度和準確度都會有不同程度地降低。因此，限制了裸碳基電極檢測鉛離子的實際應用。對電極表面進行修飾，不僅可以增加鉛離子氧化反應的電信號，而且可以拓寬檢測的線性范圍及檢出限。目前，已報道的碳基電極修飾材料有金屬、金屬氧化物、碳納米材料和二氧化硅等無機納米材料，有機小分子和聚合物等有機材料，以及脫氧核酶和G-四聯(lián)體等功能核酸物質(zhì)。本文對以碳基電極為工作電極的電化學傳感器的研究進展進行了綜述，并對以后的發(fā)展方向和應用前景作出展望。

1 鉛離子檢測的電化學法

檢測鉛離子的電化學法主要是依據(jù)其電化學的性質(zhì)，通過測量溶液中電信號（如電阻、電導、電位和電流等）的改變來確定參與化學反應的鉛離子含量而建立起來的一類分析方法。電化學法檢測鉛離子的原理如圖1所示，整個傳感器包括兩個部分，分別是電化學傳感裝置和電信號輸出裝置。電化學傳感裝置由工作電極（WE）、參比電極（RE）和輔助電極（CE）組成。工作電極是電化學反應發(fā)生的場所，也是電化學研究的主要對象。工作電極的材料構成，其表面積、表面狀態(tài)以及形態(tài)等對電化學反應的影響極大，是整個電化學檢測的關鍵因素。因此，選擇合適的工作電極對電化學檢測具有重要意義。可以通過對工作電極的表面進行不同種類的材料修飾，以實現(xiàn)高選擇性和高靈敏度地檢測痕量鉛離子。

電化學檢測鉛離子主要包括以下兩個過程，第一步是鉛離子富集的過程，Pb2+在負電勢的法拉第作用（Faraday’s reaction）下被還原為Pb0或者與適配體結合形成Pb0的復合物，并聚集在工作電極的表面，通過陽極溶出伏安法（Anodic stripping voltammetric，ASV）或其他電化學檢測方法檢測到相關的電信號；第二步是鉛離子溶出的過程，在去掉電極電勢后，Pb0再氧化成為Pb2+，得到一個高的溶出電流峰［18］，溶出過程形成的峰電流與Pb2+濃度成正比，且信號呈峰形，便于測量。該方法將有效地預富集步驟與先進的電化學測量兩個過程有機地結合在一起，從而實現(xiàn)Pb2+的靈敏檢測且優(yōu)勢明顯，能夠實現(xiàn)在線識別和高靈敏度地檢測鉛離子，逐漸成為一種重要的Pb2+檢測方法。

圖1 碳基電極電化學傳感器示意圖

目前，常用的電化學方法有電位分析法、電導分析法、安培分析法以及伏安法。其中，伏安法是檢測鉛離子的最常用的電化學方法。伏安法包括循環(huán)伏安法（CV），方波伏安法（SWV）、線性掃描伏安法（LSV）和差分脈沖伏安法（DPV）。SWV和DPV通過增加法拉第電流和非法拉第電流的比率，克服了毛細管噪音，增加了伏安流量的靈敏度，因此可以檢測到更低的鉛離子濃度，且適于不同的電極材料和電解液，所以在實際檢測中，它們是更佳的選擇。

2 碳基電極研究進展

在檢測鉛離子的電化學傳感器中，基底電極的材料是至關重要的，只有選用合適的電極材料才能達到想要的檢測靈敏度和可重復性。事實上，電極材料的幾何結構和表面特性，決定了電極的反應和溶出過程的效率。對于一個綠色可持續(xù)及高效檢測痕量鉛離子的電化學傳感器來說，理想的基底電極應該具有以下特征：非毒性、便宜、易操作、電位窗口大、背景電流和阻抗低、可重復使用、穩(wěn)定性高以及良好的檢測性能。碳基材料符合以上要求，以sp2雜化碳為主體的石墨、玻碳、碳粉、碳纖維和sp3為主體的金剛石等各種碳材料是電化學研究中最為常用的基礎電極材料［19］，它們制作的電極具有較高的化學惰性、導電性好、背景電流小、電化學窗口寬等優(yōu)點。

檢測鉛離子的碳基電極研究進展如圖2所示。自20世紀50、60年代發(fā)明了碳糊電極（CPE）［20］和玻碳電極（GCE）［21］以來，以碳基為基礎電極進行鉛離子的檢測受到廣大電分析化學工作的青睞，先后出現(xiàn)了碳絲網(wǎng)印刷電極［22］、碳纖維電極［23］、碳離子液體電極［24］、硼摻雜金剛石電極［25］、石墨電極［26-28］、石墨烯電極［29-30］和碳膜電極［31-32］等。然而，碳絲網(wǎng)電極含有的有機溶劑會導致石墨缺陷，并且電極的重現(xiàn)性較差，靈敏度不高；碳纖維、石墨、石墨烯和碳膜等電極卻因為表面易吸附電化學中間體和產(chǎn)物而被污染，需經(jīng)常對電極進行拋光處理；硼摻雜金剛石電極存在著電催化活性低，表面再造等問題，對一些多種電化學活性物質(zhì)共存體系進行檢測時，選擇性和靈敏性均較差。

CPE是利用具有導電性的石墨粉與疏水性的黏合劑混合制成的糊狀物，然后將其涂在電極棒上或填充在電極管中而制成的一類電極，碳離子液體電極則是用導電的離子液體替換疏水性的黏合劑而制備的新型碳糊電極。這類電極可以根據(jù)使用者的需求制成，且電位窗口寬，表面易于更新，使用壽命長及成本低廉。GCE具有無毒、導電性強、可重復使用、表面易于修飾以及較高的穩(wěn)定性等優(yōu)點。從文獻數(shù)量分析，CPE和GCE是目前檢測鉛離子電化學傳感器中最常見的、使用最廣泛的碳基電極。

圖2 鉛離子檢測碳基電極歷史時間線［22-34］

3 基于碳基電極電化學傳感器的研究進展

為提高碳基電極檢測鉛離子的分析性能和機械穩(wěn)定性，減少表面活性物質(zhì)吸附在電極表面導致電極鈍化，需要對電極表面進行修飾（CME）。從無機、有機和功能核酸等修飾電極的材料著手，總結分析了現(xiàn)階段鉛離子電化學傳感器的研究進展。

3.1 無機納米材料修飾的電化學傳感器

無機納米材料中的金屬、金屬氧化物、碳納米材料和二氧化硅等由于具有化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、高的表面反應活性、催化效率、大的比表面積及很強的吸附能力等優(yōu)點［35］，常作為碳基電極的修飾材料，用于構建電化學傳感器。

3.1.1 金屬納米材料 金、銀、鉍、汞等金屬納米材料具有獨特的光電學和催化性能，常用于對碳基電極進行修飾。自19世紀20年代初Heyrovsky發(fā)現(xiàn)極譜法檢測重金屬以來，汞修飾的電極起到關鍵的作用［36］，但汞元素對環(huán)境產(chǎn)生污染，已經(jīng)被很多國家和地區(qū)限制使用。因此，環(huán)境友好型的、綠色低毒的電極修飾材料在電分析化學領域中受到更廣泛的關注，如金［37］、銀［38］、鉍［39］等金屬，它們具有化學惰性、高導電性以及生物適配性等性質(zhì)，在制成納米材料后，利用率得到了巨大的提高。

自2000年Wang和他的團隊［39］首次發(fā)現(xiàn)了鉍膜具有與汞膜類似的效果以來，因其毒性低、環(huán)境友好、靈敏度高、易于修飾、線性范圍寬、可實現(xiàn)陽極溶出伏安法測定痕量鉛離子，業(yè)已替代傳統(tǒng)的汞電極。Zhou等［40］采用恒電流電解法成功地在玻碳電極表面修飾了多孔結構的樹狀鉍膜，以方波溶出伏安法（SWSV）檢測Pb2+的線性范圍為5-50 μg/L。

3.1.2 金屬氧化物納米材料 金屬氧化物納米粒子具有較強的電子轉移反應動力以及較大的比表面積，它們在電極表面有更多的吸附位點能夠吸附更多的被測鉛離子，它們還具有優(yōu)良的納米形態(tài)學、生物相容性、高的催化性及無毒等優(yōu)點，因此，它們常用于檢測鉛離子的電極修飾。這類金屬氧化物主要有Fe3O4［41］、TiO2［42］、MgO［43］與 Cu2O［44］等。此外，雙金屬氧化物由于具有協(xié)同作用，良好的富集與溶出金屬離子的能力，受到越來越多的關注。Li等［45］用鈰-鋯氧化物標記的納米微球對玻碳電極進行修飾，并對鉛離子進行檢測，最低檢出限達到0.006 μmol/L，線性范圍為 0.02-0.5 μmol/L。該電極對 Hg（II），Cd（II），Cu（II）和 Zn（II）的抗干擾能力比較強，重現(xiàn)性和穩(wěn)定性均較高。

3.1.3 碳納米材料 碳納米材料，如碳納米粒子，碳納米管（CNTs）、富勒烯和石墨烯（GR）等，具有化學惰性，表面不易被氧化，氫超電位高，背景電流小，且導電性能好，價格便宜，這使得它們成為檢測重金屬鉛離子的理想修飾材料。

3.1.3.1 碳量子點 碳量子點（CQD）是一類粒徑小于10 nm的，由分散的準球形顆粒組成，是一種新型的發(fā)光材料［46］，由于其具有可調(diào)節(jié)發(fā)光特性、光穩(wěn)定性、良好的溶解性、生物相容性、易被官能化等特點而受到廣泛關注。CQD表面有大量的含氧基團［47］，能夠與鉛離子結合，而其熒光性質(zhì)則可用于構建鉛離子檢測傳感器。然而，CQD的電化學性能與光致發(fā)光性能相比，由于其導電性低、層疊結構多，因此需要與碳納米管、氧化石墨烯等結合形成復合修飾材料。Li等［48］構建了氮摻雜碳量子點氧化石墨烯（NCQD-GO）陽極溶出伏安法測定鉛離子的新型電化學傳感器，鉛離子檢測的線性范圍為20.72-10360 μg/L，最低檢測限為 1.17 μg/L。

3.1.3.2 碳納米顆粒 碳納米顆粒（CNPs）的粒徑大于10 nm，由非晶態(tài)和納米晶核組成，具有廣泛的、有吸引力的生物學特性，如低毒性、良好的生物相容性，高電導率以及比表面積大等，這使得CNPs可用于鉛離子的檢測。Simpson等［49］用CNPs修飾玻碳電極并用于鉛離子的檢測，檢測限為0.3 ppm，線性范圍為0.5-5 ppm。

3.1.3.3 碳納米管 自1991年Iijima［50］偶然發(fā)現(xiàn)碳納米管（CNTs）以來，碳納米管成為電化學中最常用的修飾材料之一。CNTs雖然化學組成簡單并以原子結合形態(tài)呈現(xiàn)，卻可以展現(xiàn)出復雜多變的結構及相關的物理、化學性能，不但耐熱、耐腐蝕及導電性好，而且還具有小尺寸、表面效應和空間量子隧道效應、良好的電學特性和大的比表面積等。此外，鉛離子檢測的選擇性和靈敏度可以通過CNTs的功能化得到加強。Afkhami等［33］用新合成的席夫堿與多壁碳納米管修飾碳糊電極，最低檢測限為0.25 ng/L，線性范圍為1.0-1 100 ng/L。多壁碳納米管提高了電極檢測的靈敏度和穩(wěn)定性，席夫堿能夠提高電極檢測的選擇性和靈敏度。因此，CNTs在構建鉛離子檢測電化學傳感器中具有廣闊的應用前景。

3.1.3.4 石墨烯 石墨烯由碳原子以sp2雜化連接的單原子層構成，具有熱導率高、機械性能強、韌性好、表面積大和電子傳輸性能優(yōu)異等特點［51］，已被廣泛用于重金屬鉛離子的檢測［52］。為了進一步提高石墨烯的選擇性和靈敏度，可對其進行強酸或氧化劑進行處理，引入羧酸和羥基基團并進一步共價連接其他功能分子或能夠識別鉛離子的基團，如石墨烯-金屬納米復合修飾材料［53］、石墨烯-金屬氧化物復合修飾材料［54］、石墨烯-聚合物復合修飾材料［55］和石墨烯-生物分子復合修飾材料［56］。

Liu等［54］采用自組裝的方式構建了以氮摻雜的石墨烯為基底的Fe3O4@TiO2@NG@Au@ETBD納米復合修飾材料，其修飾的GCE檢測Pb2+的線性范圍為4×10-13-2×10-8mol/L，檢出限為 7.5×10-13mol/L，如圖3所示。Fe3O4@TiO2提升了電子遷移率、化學穩(wěn)定性以及Pb2+的吸附能力；氮摻雜的石墨烯作為基底材料提供了Fe3O4@TiO2和金納米顆粒的結合位點，并增強電信號；金納米顆?？梢酝ㄟ^金硫鍵連接無機的納米材料和有機化合物（ETBD），ETBD能夠與大量的Pb2+結合形成［Pb（II）-ETBD］n+，從而實現(xiàn)Pb2+的特異性檢測。

Muralikrishna等［55］構建了氧化石墨烯與聚苯胺水凝膠修飾GCE檢測鉛離子的電化學傳感器，以方波陽極溶出伏安法檢測Pb2+的線性范圍為0.2-250 nmol/L和250-3 500 nmol/L，該傳感器重現(xiàn)性和可再生性較好，檢測結果可以達到原子吸收光譜法的水平（圖4）。Xue等［56］在結合了血紅素的石墨烯片上修飾了花狀的MnO2和珠狀金納米顆粒官能團，并融入了特異性檢測Pb2+的單鏈DNA，作為電活性探針與電催化劑實現(xiàn)了檢測Pb2+的電信號放大。該傳感器檢出限為0.1 pmol/L-200 nmol/L，最低檢出限為0.034 pmol/L，靈敏性和特異性均較高（圖5）。

圖3 I：Fe3O4@TiO2@NG@Au納米復合材料的構建過程；II：采用Fe3O4@TiO2@NG@Au納米復合材料修飾的GCE對Pb（II）進行檢測示意圖

3.1.4 介孔類材料 介孔類材料是孔道介于2-50 nm一種多孔材料，分為硅基和非硅基兩大類。硅基介孔材料有MCM系列、SBA系列和MSU系列等。非硅基介孔材料主要包括介孔氧化鋁等過渡金屬氧化物和介孔碳等非氧化物。介孔類修飾材料由于孔道結構有序、孔徑分布窄、孔徑大小可調(diào)、比表面積高、熱穩(wěn)定性好，且表面含有大量吸附能力強的羥基，備受研究者的關注。

目前，采用介孔硅和介孔碳兩種材料檢測鉛離子，如Yantasee等［57］用磷酸乙酰胺功能化介孔氧化硅修飾絲網(wǎng)印刷電極以方波伏安法檢測Pb2+，富集5 min之后，檢測限為0.91 ppb，并且該修飾電極的重現(xiàn)性很好。Yin等［58］采用介孔碳和全氟磺酸復合物修飾玻碳電極，鉛離子的最低檢測限為0.13 μg/L，線性范圍為 5-70 μg/L。

圖4 聚苯胺與氧化石墨烯水凝膠化合物的合成及其修飾的GCE檢測Pb2+示意圖

圖5 檢測Pb2+的電化學傳感器的制作及信號放大策略

3.2 基于有機材料的電化學傳感器

3.2.1 有機小分子 有機分子對重金屬離子的特異識別能力被用于電化學傳感器的制備［59］，其氨基能與鉛離子形成金屬螯合物，從而起到檢測的作用［60］。Fatima等［61］采用1，8-二氨基萘與鉍的復合材料修飾碳糊電極，構建了鉛離子電化學傳感器，檢測范圍為 0.5-50 μg/L，最低檢測限為 0.3 μg/L。

3.2.2 有機聚合物 有機聚合物，特別是導電聚合物和螯合聚合物，通過聚合單體或修飾聚合物于電極表面，與重金屬鉛離子進行強的配位，已被用于制備靈敏度和選擇性更高的鉛離子電化學傳感器。常用的導電性聚合物包括聚苯胺（PANI）、聚吡咯（PPy）、聚苯乙烯（PS）和硫醇（PDMcT）等。

Dai等［62］以氧化聚合的方式合成了PPy與氧化石墨烯納米復合材料，植酸（PA）在靜電引力的作用下對該納米復合材料進行功能化修飾，復合物PA/PPy/GO修飾的玻碳電極具有高的導電性和靈敏度，鉛離子檢測的線性范圍為5-150 μg/L。Promphet等［63］采用制備好的石墨烯/聚苯胺/聚苯乙烯多孔納米纖維復合材料對絲網(wǎng)印刷碳電極進行修飾，該傳感器檢測鉛離子的線性范圍為10-500 μg/L，最低檢測限為 3.3 μg/L。

3.3 基于功能核酸的電化學傳感器

20世紀90年代初發(fā)展起來的基于指數(shù)富集配體系統(tǒng)進化技術得到的各種可與目標物高親和力、高特異性結合的DNA或RNA序列被稱為功能性核酸（FNAs）。它們與傳統(tǒng)的核酸堿基相比，具有更廣泛的識別能力、催化活性及較高的化學和熱穩(wěn)定性及良好的結構變異性，為構建功能核酸電化學傳感器提供了新的識別元件。

3.3.1 基于脫氧核酶修飾的Pb2+電化學傳感器 脫氧核酶（DNAzyme）是利用體外篩選的組合生物學技術獲得的，對特定的底物產(chǎn)生具有類似于蛋白酶催化活性的小分子單鏈DNA片段。DNAzyme具有穩(wěn)定性和高催化活性、合成簡單、費用較低、易于修飾等優(yōu)點，尤其是對鉛離子具有高度的識別特異性的DNAzyme，其活性與鉛離子濃度密切相關，因此可以用其制備檢測鉛離子的電化學傳感器［64-69］。

如8-17型DNAzyme（圖6），是由兩條單鏈DNA組成，其中一條單鏈稱作底物DNA鏈，包含一個切割位點；另一條為核酸酶鏈，由催化中心區(qū)域和兩側的底物識別結構域構成。催化中心區(qū)域，由一個莖-環(huán)結構和一段單鏈區(qū)域構成，含有至少兩對為G-C堿基對，環(huán)部序列含有3個堿基，其堿基序列不能發(fā)生任何變化。在鉛離子存在下，催化水解8-17型DNAzyme底物DNA鏈上的RNA底物磷酸二酯鍵，從而在核糖核酸堿基（rA）處發(fā)生斷裂，因此，可應用于Pb2+的分析檢測［64］。

此外，將納米材料與DNAzyme結合起來用于電極的復合修飾材料可以放大檢測鉛離子的信號。Xue等［56］將制備的S3-hAuPd-fMnO2-hemin@rGO 復合材料對玻碳電極進行修飾，該傳感器檢測鉛離子的范圍為0.1 pmol/L-200 nmol/L，最低檢出限低至0.034 pmol/L。

圖6 8-17型DNAzyme的結構及其檢測Pb2+的原理

3.3.2 基于G-四聯(lián)體修飾的Pb2+電化學傳感器 Pb2+可誘導富鳥嘌呤（G）的DNA構象轉變成穩(wěn)定的G-四聯(lián)體（G4）結構［70］，G4的基本單元是由四個鳥嘌呤在一正方形平面內(nèi)以氫健環(huán)形連接而成，每一個G堿基既為氫健的受體也為配體，是一個動態(tài)的四鏈結構。由于Pb2+的半徑小，進入G4兩個平面中央后，使兩個平面之間的垂直距離更小，使得G4結構更加緊湊、更加穩(wěn)定，這一特性使其成為一種特定的識別鉛離子的功能核酸［71］。

此外，當鉛離子存在時，雙鏈DNA將會解開為單鏈DNA，一條鏈形成G4，Zhu等［72］運用這一原理，在雙鏈DNA上加入亞甲基藍（MB），當加入鉛離子時，雙鏈DNA解開為單鏈，并形成G4結構，MB從電極表面釋放出來，引起電信號減弱，從而實現(xiàn)鉛離子的檢測，線性范圍為5.0×10-11-1.0×10-14mol/L，檢出限為4.3×10-15mol/L（圖7）。

4 總結與展望

圖7 鉛離子檢測DNA傳感器的組裝與檢測

隨著工業(yè)化和城市化進程的不斷提高，污染物尤其是重金屬鉛離子不斷地被排放到環(huán)境中，對人類健康的影響也越來越顯著。因此，為了克服鉛離子對環(huán)境的毒性影響，需要對其進行痕量水平的監(jiān)測。相比于傳統(tǒng)的原子吸收光譜法，基于碳基電極的電化學傳感器因能簡單、快速、靈敏地對重金屬鉛離子進行檢測而越來越得到研究者的重視。

在過去60余年中，該類型傳感器在以下兩個方面進行了大量的研究，一方面是基底電極碳材料的發(fā)展，出現(xiàn)了碳糊、玻碳、碳纖維、硼摻雜金剛石、石墨、石墨烯和碳膜等碳基電極，未來也會有更多的碳基電極被發(fā)明，然而它們由于表面易被污染，檢測的靈敏度和準確度都會隨著使用次數(shù)的增加而有不同程度地降低的不足；另一方面是為了克服裸碳基電極的缺點、增加鉛離子氧化反應的電信號及拓寬檢測線性范圍及降低檢出限而進行的電極表面修飾研究，目前，已報道的碳基電極修飾材料有金屬、金屬氧化物、碳納米材料和二氧化硅等無機納米材料，有機小分子和聚合物等有機材料，以及脫氧核酶和G-四聯(lián)體等功能核酸物質(zhì)。而近年來興起的功能核酸電化學傳感器，更是極大地提高了鉛離子的檢出限達到飛摩爾級，而且特異性、靈敏度和響應速度都非常高，因此受到了更大的關注。

雖然基于碳基電極的電化學傳感器具有很多優(yōu)點，但仍然存在一些缺點和不足，主要表現(xiàn)在：（1）當前的研究大多集中在不同水體類型的鉛離子檢測，而檢測土壤、植物等更復雜體系中鉛離子的研究較少，可能是由于這些體系中鉛離子的溶出更加困難，且干擾因素太多；（2）這些傳感器檢測的線性范圍較窄，意味著樣品仍需進行合適的前處理，因此，很大程度上限制了它們在現(xiàn)場即時檢測；（3）當前研究的傳感器仍以實驗室理論研究為主，能實際應用的成熟化產(chǎn)品仍較少。因此，基于碳基電極的電化學傳感器在很多方面仍需改進和提高，如尋找新的碳材料，提高基底電極的重現(xiàn)性和抗干擾能力；尋找新的功能核酸，提高修飾電極檢測鉛離子的靈敏度；通過不斷提高碳納米管、氧化石墨烯、量子點等納米材料及有機材料的功能，擴大鉛離子檢測的線性范圍等。

未來隨著材料學、分子生物學等諸多細分領域的發(fā)展，更加簡便、易攜帶、穩(wěn)定性和重復性好，能進行實時定量原位檢測的碳基電極的電化學傳感器將會被發(fā)明，并用于環(huán)境和食品安全等領域的監(jiān)測。