王继阳 胡敬芳 宋钰 高国伟 邹小平

1. 北京信息科技大学 传感器北京市重点实验室，北京 100101；2.北京信息科技大学 现代测控技术教育部重点实验室，北京 100192；3.传感器国家重点实验室，中国科学院电子学研究所，北京 100190

一、引言

随着社会的快速发展，人类对大自然造成的污染也日益增加，伴随而来的水质重金属污染成为了我们必须解决的问题[1]。环境建设迫在眉睫，如何对江河、湖泊、海洋等流域中重金属离子浓度的准确、快速测量成为了科技工作者的重要科研目标。

重金属是指原子密度大于4.5g/cm3，原子的重量在63.5～200.6之间的元素，主要有Cu、Mn、Zn等[2]，虽然有些是人体不可缺少的元素，但是其一旦在人体内富集就会对人们的健康造成不可逆转的伤害。

近些年来，我国重金属污染事件给社会和经济带来了非常恶劣的影响。例如：2014年广东一家电解厂通过下水道排放生产污水，导致周边地区水中铬、镍、铜严重超标数十倍，造成大量的鱼虾死亡[3]；2016年宜春中安实业有限公司为了规避监管，恶意偷排未经任何处理的污水，外排口水中镉浓度严重超标，导致袁河及仙女湖镉、铊、砷超标，从仙女湖取水的新余市第三水厂取水中断，部分城区停止供水，给人们生活带来了很大的困扰[4]；2017年江西九江矿冶公司因非法排污造成附近农田镉严重超标，其生长的大米检测出镉含量超出标准8倍，但并不知情的当地村民仍食用污染田地生产的大米，不少村民被检测出镉超标，甚至有些居民出现了身体畸形的情况[5]……因此，水质重金属污染问题十分严峻，它直接关系到人民群众的身体健康。

能够快速准确地检测水体中重金属离子的含量是解决水体污染的关键，目前水质重金属检测方法主要包括：原子吸收光谱法[6]、电感耦合等离子体—原子发射光谱法[7]、液相色谱法[8]、荧光分析法[9]、紫外—可见分光光度法[10]、电感耦合等离子体质谱法[11]，以及电化学方法[12]。其中，原子吸收光谱法虽然选择性优良、应用范畴广，但其仪器设备昂贵，不适用于多元素混合的定性分析[13]，并且其检测限较高，测定速度较慢；电感耦合等离子体—原子发射光谱法可以同时检测多种元素，检出限低，但是其检测仪器相对庞大、昂贵，无法进行现场实时检测[14]；电化学分析法具有成本低，设备简单，灵敏度高，方便携带，操作简便，对样品不需要进行复杂的前处理等优点，是对重金属离子检测的重要分析方法，解决了传统测试仪器的不足[15]，但是对于提高传感器的选择性，降低重金属离子检测下限还需要进一步探讨和研究。为了提高传感器的检测性能，我们需要对传感器上的敏感元件做进一步研究，离子印迹技术因其特异识别性、高选择性而被人们逐渐应用。

离子印迹技术作为一种选择性和识别能力较高的检测技术，能够从复杂的样品中检测出特定的离子，将其与电化学检测技术相结合，可以制备出拥有高识别性与低检出限的离子印迹电化学传感器，近年来已经被广泛应用于水质重金属检测领域。离子印迹电化学传感器的灵敏度往往依赖于电极修饰材料，在众多的电极修饰材料中，纳米材料因其大比表面积，较快的电子传递速率而受到人们的广泛关注。

随着人们对纳米材料的深入研究，发现了新的纳米材料——石墨烯。它是由碳原子间以sp2杂化形式紧密堆积而成的二维六元环蜂窝状结构，同时，二维的石墨烯是构建其他碳纳米材料的基础单元。由于石墨烯大比表面积、超高载流子迁移率、优良的化学稳定性使其成为电化学、电催化及生物传感器等领域的研究热点。另外，在石墨烯表面加入更多的亲水集团，如硫、羰基等，能够促进重金属的捕获，进一步提高传感器的性能。

本文重点介绍了离子印迹技术的原理及石墨烯与离子印迹电化学传感器的制备方法，同时对石墨烯纳米材料在离子印迹电化学传感器在水质重金属检测中的研究进展进行总结，最后对此方向今后的发展进行展望。

二、离子印迹技术及离子印迹电化学传感器制备

离子印迹技术是从分子印迹技术的基础上发展而来的，分子印迹技术又称为模板分子技术。Dickey于1949年在制备硅胶吸附剂时所提出的“专一性吸附”这一概念，可以看作是分子印迹技术的萌芽[16]，后来被多个学者加以研究并得到了极大的发展。它是指在制备过程中，模板分子在交联剂的作用下与功能单体进行聚合，最后用特定的洗脱方法将模板分子从聚合物中洗脱出来，从而得到具有特异选择性的聚合物[17]。近年来，分子印迹技术已经非常成熟，被广泛应用于医疗、生物学、环境监测、食品加工、水污染处理等许多领域。

离子印迹技术作为分子印迹技术的一个重要分支，是以金属离子为模板，选择合适的功能单体，然后将模板离子与功能单体通过螯合作用相互结合，交联聚合后再去除模板离子，得到具有特定排列基团、固定空穴大小和形状的刚性聚合物，形成对目标离子具有特异选择性的三维孔穴[18]。其原理如图1所示。离子印迹技术不仅保留了分子印迹技术的优点，如：构造预定性、选择识别性、广泛实用性，而且离子印迹技术还具有识别印迹离子的功能。

离子印迹技术中，大多数的模板离子通过螯合作用与功能单体进行结合。这种螯合作用可以看作模板离子与功能单体通过共价键作用相互结合，具有很高的稳定性，而且它可以通过控制环境条件进而控制共价键的断裂与结合[19]，但是其解离条件苛刻，需要寻找特殊洗脱试剂。

1、电化学传感器的构造

在传统的水质重金属检测方法中，由于检测仪器相对较大，无法进行现场检测，人们逐渐转向电化学检测方向。随着电子技术的迅猛发展，人们对电化学传感器的研究也得到了很大的提升[20]。电化学传感器是一种电分析技术和传感技术相结合的装置。它能够将待检测的化学信号或生物信号转化为电信号进行输出，类似于人类的感觉器官，在信息处理中具有很大作用[21]。其主要由识别系统和传导系统两部分组成。识别系统主要是选择性的与被测物质进行反应并将产生的化学信号转变为电流、电阻、电位等信号[22]。传导系统将电信号转换成数值由计算机进行分析。根据输出的电子信号的大小与离子浓度的关系对物质进行定量的分析[23]，其基本原理如图2所示。

在电化学传感器的构造中电极显得尤为重要，一般实验用到的是三电极体系，它是由工作电极（WE）、参比电极（RE）、辅助电极（CE）组成。工作电极在其中又占有很大比重，其基底电极一般分为碳基电极和金属电极，该类电极电子传递速率较快，但是需要进行实验前处理[24]。由于工作电极表面功能化能大幅度提高工作的效率，因此，近些年来对电极进行修饰成了人们研究的热点。目前为止，人们对电极的修饰主要有纳米材料、导电聚合物、电活性膜。其中纳米材料因其大比表面积、导电速率和光学性质[25]而得到人们的青睐。

2、离子印迹电化学传感器的制备

自1975年Miller和Murray等人首次提出化学修饰电极的概念以来，化学修饰电极就一直是当代电化学的前沿研究。化学修饰电极是通过修饰的方法在电极表面修饰上具有选择性的集团，赋予电极特定的功能，提高其选择性。离子印迹电化学传感器（Ion Imprinted Electrochemical Sensor，IIES）即在工作电极表面修饰特定离子印迹聚合物构建的对某种离子具有专一识别能力的电化学传感器，其电极表面化学制备方法主要分为间接法与直接法两种[26]。

（1）间接法

间接法是指先通过本体聚合或者沉淀聚合形成离子印迹聚合物（Ion Imprinted Polymer，IIP），然后洗脱掉模板分子并滴涂到电极表面。该方法主要包括表面涂覆法和印迹聚合物粒子镶嵌法。

表面涂覆法是指将预先制备好的离子印迹聚合物颗粒分散到溶剂中，然后通过滴涂、旋涂等方式修饰到电极表面，待溶剂挥发从而形成离子印迹电化学传感器，具体修饰可有以下三种方法：

① 将电极表面浸蘸于修饰液中，取出后使附着于电极表面的溶剂挥发固定成膜；

② 用微量注射器量取一定量的修饰液均匀滴加到电极表面，然后待溶剂挥发成膜；

③ 在修饰液中旋转电极，修饰液吸附于电极表面，溶剂挥发成膜。这种方法易于更新，重现性好，但是过程复杂，识别膜较厚，响应时间过长。

Bojdi等[27]以4 -乙烯基吡啶作为功能单体，通过沉淀聚合法制备了Pd2+印迹聚合物，并洗脱掉模板离子滴涂到电极表面得到Pd2+印迹聚合物电化学传感器，在实际测定中显现出高选择性和高灵敏性，其检测限为3.0×10-12mol/L。

印迹聚合物粒子镶嵌法同样也要预先制备好离子印迹聚合物，然后将其掺杂在所使用的体系中，制成电化学传感器。此方法制备材料便宜，表面更新容易，但其检测数据准确性较差。

罗璇[28]以甲基丙烯酸（MAA）为功能单体，Pb2+为模板离子，通过沉淀聚合制备出离子印迹聚合物，然后与石蜡油和石墨粉相互混合制备出铅离子印迹聚合物碳糊电极，对其掺杂比例、溶液pH、其他离子干扰做了对比实验，并用于实际样品的检测。结果显示，测定的铅离子浓度在7.5×10-7mol/L～1×10-9mol/L，最低检测限为1.3×10-11mol/L，加标回收率在99.1%～103.7%，相对标准偏差较低。其制备过程如图3所示。

（2）直接法

直接法是指在转换器上直接形成印迹聚合物的方法。直接法又可以分为原位聚合法与电聚合法。原位聚合法是指在一定的光或热等条件下将模板离子、功能单体、交联剂、引发剂混合在一起，滴涂至转换器表面进行聚合，进而形成离子印迹膜[29]。采用此方法制备的离子印迹电化学传感器具有良好的识别性能，但是其重现性差，印迹膜容易脱落。

王春琼等[30]以烯丙基脲（N-allylurea，NAU）为功能单体，Pd2+为模板离子、乙二醇二甲基丙烯酸酯（Ethylene Glycol Dimethacrylate，EGDMA）为交联剂、乙腈为致孔剂，并对实验背景进行了优化，采用原位聚合法在玻碳电极表面（GCE）构建了Pd2+印迹电化学传感器。结果表明，此传感器可以连续使用30天，重复使用80次。其检测范围为0.25×10-4mol/L～1.84×10-4mol/L，检出限为8.43×10-8mol/L，加标回收率为101.4%～105.8%，相对标准偏差为4.1%。

Bai等[31]以玻碳电极为载体采用原位聚合法制备了Pt2+印迹电化学传感器，其检测范围为2.0×10-8mol/L～2.5×10-4mol/L，检出限为4.0×10-9mol/L。

电聚合法是指将处理好的电极放入预先配置好的单体与模板分子混合溶液中，通过电极表面电位变化使功能单体在电极表面发生聚合，同时使模板分子嵌入到聚合膜中。相比于其他几种方法，电聚合方法具有以下几个方面的优势：

① 制备简单—直接在功能单体与模板分子的混合液中采用循环伏安扫描法就可以实现；

② 膜厚度可控—可以通过控制循环伏安扫描的圈数来控制膜厚度；

③ 膜刚性好—去除模板分子后孔穴不易发生形变，选择性高。

所以，现在很多研究人员对此方法产生了浓厚的兴趣，并且在水质重金属检测方面取得了很好的成果。

武云[32]先将金纳米颗粒固定在金电极表面，再通过电聚合对氨基苯磺酸将Pd2+聚合底液固定在金电极表面，最后洗脱钯离子，从而在电极表面修饰上具有特定选择性的印迹膜。在实际应用中，样品回收率达到了96.8%～100%。能用于实际样品的检测。其制备过程如图4所示。

单益江等[33]在金纳米粒子修饰的玻碳电极表面，通过分子自组装电聚合的方法成功制备出铜离子印迹电化学传感器，在实际自来水检测中对Cu2+具有良好的回收率，回收率为96.75%～107.8%，标准偏差为1.17%～3.95%。其制备过程如图5所示。

三、基于石墨烯的离子印迹电化学传感器

随着人们对纳米材料的逐渐认识，纳米材料修饰电极制备的离子印迹电化学传感器在水质重金属检测中的应用得到了很大发展。石墨烯因其独特的物理性质、化学性质引起了科研工作者的极大关注，目前，石墨烯纳米材料在分子印迹电化学传感器领域已经得到广泛的应用。把石墨烯与离子印迹电化学传感器相结合，弥补了普通电化学传感器对金属离子捕捉不够灵敏的不足。另外，石墨烯表面的-COOH、-OH、-CH(O)CH-与其他功能性分子经过特异反应以共价键方式相连，有助于某些特殊离子的吸附，进而提高传感器的灵敏度。

石墨烯最早是于2004年由Sovoselov等[34]制成，经过近几年的研究，人们对石墨烯的制备已经取得了很大的进展。石墨烯的制备方法有很多，目前最常用的制备方法有：微机械剥离法、化学气相沉积法、SiC外延生长法、氧化还原法、液相剥离法、激光烧灼法、模板法、碳纳米管切割法。

1、微机械剥离法

机械剥离法是人们最早制备石墨烯的方法。2004年，Geim等[35]首次用此方法观测到单层石墨烯，首先制备出高定向热解石墨，经等离子刻蚀后移到SiO2/Si基底上，胶结后用透明胶带反复剥离石墨表面上的石墨片层，得到附着在基底材料上的单层石墨烯，再将其浸泡在丙酮溶剂中，向溶剂中加入单晶硅片，超声剥离处理后单层石墨烯吸附到单晶硅表面，实现了单层石墨烯的制备。

2、化学气相沉积法

化学气相沉积法（CVD）是指将一种平面基底作为催化剂，在高温低压环境下通入气体碳源并维持一段时间，石墨烯产物便可以在基底表面生成。常见的金属基底主要有Cu、Ni、Pt、Pd，常见的气体碳源主 要 有CH4、C2H4、C2H2等，最后运用化学腐蚀法或者相应的转移技术去除金属薄膜即可得到石墨烯[36]。

3、SiC外延生长法

外延生长法是利用SiC在高温（2000℃）、真空条件下退火能够石墨化。在这个过程中，SiC表面的Si最先被解析出来，而碳原子则保留在原位被重组并向外延伸形成石墨烯层。与其他方法相比，这种方法最大的优点是反应条件控制因子少；控制反应条件可以得到不同层数的石墨烯[37]。但是其需要高温及真空条件，这为其大量制备带来了很大的困扰。

4、电化学还原法

化学还原法制备石墨烯是现在运用最为普遍的方法。该方法的原料是石墨粉，通过加入强氧化剂，如浓H2SO4、KMnO4，使石墨层间含有-OH、-COOH等含氧官能团，使其具有亲水性，得到氧化石墨烯，然后在超声波处理下使其均匀分散在水溶液中，最后经过还原再得到石墨烯[38]。目前关于氧化还原法的研究有很多，主要有化学还原法、热还原法、电化学还原法。其中电化学还原法具有反应条件简单、容易控制、较少利用有害试剂等优点，而且其还原产物直接在电极上生成，可直接利用，所以，电化学还原法也是最绿色、最环保的一种方法。电化学还原法制备石墨烯原理示意图及表征如图6所示。

Lu等[39]通过电化学还原法的方式制得了石墨烯修饰玻碳电极。利用修饰膜大比表面积、强导电性的特点，有效的提高了电子转移速率，促进了铅离子的反应。在实验最佳条件下，铅离子的检测限达到了0.001g/L，线性范围为0.5～100g/L，并且该电极已成功地应用于河水中加标样品铅离子的检测。

王穗萍等[40]应用电化学方法还原氧化石墨烯并修饰于玻碳电极（GCE），采用方波伏安法测定水中镉离子，并优化了石墨烯用量、pH值、富集电位、富集时间、电解质等条件。结果表明，石墨烯修饰电极相对于裸电极明显增强了Cd2+响应电流。响应电流与Cd2+浓度呈良好的线性关系，线性范围为1.0×10-6～ 1.0×10-3，线性方程为y=27.8592x+0.3445(R2=0.998)，检出限为0.001g/mL，加标回收率为97%，而且重现性良好，能用于实际样品中镉离子的快速检测。

电化学还原法相较于其他几种方法具有许多优势，其不需要严苛的制备条件，在常温常压下即可制备出所需要的样品，而且对仪器要求相对简单，操作方便，制造成本低。因此，电化学还原法是一种有较大发展潜力的方法。

四、石墨烯离子印迹电化学传感器在水质重金属检测中的研究现状

1、石墨烯离子印迹电化学传感器的优势

目前，石墨烯已被广泛应用于分子印迹电化学传感器，在提高传感器灵敏度方面显示出极大的优势。比如谢丹等[41]将石墨烯滴涂至金电极表面，并以邻氨基酚为功能单体，芦丁为模板分子，制备了芦丁分子印迹膜电化学传感器，并对测试条件进行了优化，结果表明，与裸的Au电极相比，该修饰电极在[Fe(CN)6]3-溶液中峰电流明显增大，显著提高了芦丁分子印迹电化学传感器的灵敏度。其检测限达到1.46×10-6mol/L，可用于实际样品的检测并取得很好的结果。崔敏[42]将石墨烯修饰于玻碳电极表面，并以丁基羟基茴香醚为模板分子，采用吡咯为功能单体制备了一种基于石墨烯的丁基羟基茴香醚分子印迹电化学传感器。电极修饰过程的循环伏安表征如图7所示。可以看出，经过石墨烯修饰的电极的响应电流明显增大，所以，石墨烯的引入大大提高了丁基羟基茴香醚分子印迹电化学传感器的检测性能，在实际应用中其最低检测限为7.63×10-8mol/L。

Ali等人[43]制备了基于碳糊电极修饰的电化学传感器。该电极由石墨烯纳米片和分子印迹聚合物纳米颗粒修饰而成，用于测定氯氮卓药物。在优化条件下，该传感器用于实际样品的测定，其最低检测限为2.61×10-10mol/L，相对标准偏差为3.2%。其电极表征如图8所示。

图9为氯氮卓的电化学行为。从图中可以看出，经过石墨烯纳米材料修饰的碳糊电极其电化学响应要比裸电极大很多。

王晶等[44]以Cu2+为模板，多巴胺为功能单体，在石墨烯修饰电极表面成功制备出对铜离子有高选择性和灵敏性的印迹电化学传感器，最低检测限为1.0×10-11mol/L，通过对比实验表明，经过石墨烯修饰的电极其峰电流远远大于裸电极的峰电流。

随着离子印迹技术的不断发展，石墨烯在构建离子印迹电化学传感器方面也发挥着重要作用[45]。一方面，石墨烯很容易被功能化，这为其表面修饰特定识别能力的离子提供了条件[46]；另一方面，离子印迹聚合物往往具有较高的阻抗，制备的传感器响应信号微弱，传感器检测性能受到限制，难以满足痕量检测标准。然而，石墨烯具有优异的导电性能和极低的电子噪音，以石墨烯作为离子印迹聚合物的印迹基底在很大程度上弥补了印迹聚合物的不足，提高传感器的性能[47]。此外，石墨烯极大的比表面积决定了它可以很大程度上提高传感器的灵敏性，电化学传感器中使用的大多数石墨烯是通过GO的还原生成的，不仅具有石墨烯超高的电子转移率，而且保留了部分的羟基、羧基等官能团，这些官能团通过可以与重金属离子形成络合物，从而提高待测离子在传感器表面的反应位点。石墨烯电化学性能可以进行人为调控，如引入特定的官能团来增加其亲水性[48]，将其与具有高度选择性的离子印迹膜相结合，构建高灵敏离子印迹电化学传感器，有利于水环境痕量甚至超痕量重金属离子的测量需求。

白杰[49]通过电沉积法制备石墨烯修饰的碳纤维电极。实验表明，多孔石墨烯材料可以使化学反应更加快速，而且电极拥有更大的比表面积。其制备过程如图10所示。

图11为碳纤维电极与石墨烯修饰的碳纤维电极的扫描电子显微镜照片。从图中可以看出，经石墨烯修饰的碳纤维电极拥有更大的比表面积，可以加快化学反应速率。

图12为碳纤维电极与石墨烯修饰的碳纤维电极对多巴胺的电化学响应。从图中可以看出，石墨烯的引入对提高电化学传感器的灵敏度是一个非常大的帮助。

Wu等[50]通过电沉积法构建了基于离子印迹壳聚糖—石墨烯纳米复合材料的Cr6+电化学传感器。实验表明，石墨烯的引入提高了IIES的灵敏度、选择性以及稳定性。其响应范围为1.0×10-9～1.0×10-5mol/L，回收率在98.6%～104%之间，可用于实际样品的检测。其电化学表征如图13所示。电化学阻抗谱用来表征电化学传感器的修改过程。与裸电极相比（曲线a），壳聚糖在金电极表面的电沉积由于壳聚糖中大分子链的阻碍，导致电子转移电阻明显增加（曲线b），当引入石墨烯以后（曲线c），其曲线半径明显减小。这表明，石墨烯可以促进壳聚糖修饰的金电极的电子转移。

Zhou等人[51]通过电沉积法制备了氧化石墨烯金纳米颗粒（AuNPs-GO）修饰的氧化铟锡（ITO）电化学传感器来测定汞离子。实验表明，石墨烯的引入大大提高了传感器的灵敏度，其检测限为1.9×10-9mol/L，回收率为83.9%～96.8%，相对标准偏差为3.3%～5.2%。其制备图如图14所示。图15为裸的ITO、AuNPs/ITO和AuNPs-GO/ITO在铁氰根离子溶液中的电化学响应曲线。从图中可以看出，石墨烯的引入对传感器的灵敏度有很大提升。

2、石墨烯离子印迹电化学传感器在水质重金属检测中的进展

石墨烯电化学传感器在近几年的报道迅速增长。首先印迹技术的发展在近几年非常迅速，相关出版物数量从2004年的几篇上升到2019年的900余篇。其次，石墨烯出版物从2004年的13篇，到2013年增长到6000多篇，2015年至今，石墨烯因其优异的电化学活性，大比表面积等特点受到人们的高度关注，其研究物出版数量也爆发性增长，到2019年接近50000篇。石墨烯电化学传感器在2010年之前还极为罕见，此后研究进入快速发展期，相关出版物到2019年达到1800余篇。随着人们对石墨烯研究的逐渐深入，把石墨烯与电化学传感器相结合也成为了科研人员研究的又一大领域。

目前，石墨烯材料已经被成功地应用于诸多领域，如生物医药、催化剂、能量转换、环境监测等。随着人们对环境的重视，更多的技术被运用于其中。离子印迹技术是近几年在分子印迹技术基础上新兴起的一项新技术，其基本原理、步骤、特点、制备方法与分子印迹技术大致相同[52]。

表1 近年来采用伏安法检测重金属离子的若干进展[54]

因为大多数离子可溶于水，因此离子印迹聚合物有其独特的优势，这为离子印迹技术的发展提供了一个很好的方向，就是如何实现水溶性分子、金属离子的水相分子印迹和识别。由于生命体系的众多过程都是在水相中进行的，并与金属离子密切相关，因此，离子印迹技术的发展对环境科学和生命科学具有重要的学术价值。目前为止，人们已经成功制备出了以Ni2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+等多种金属离子为模板的金属离子印迹聚合物[53]。王玲[54]对目前应用于水体常见污染重金属离子的检测方法做出综述，如表1所示，并对不同方法对同一离子的检出限进行对比。

在过去的十年当中，离子印迹聚合物在水质重金属处理方面得到广泛的应用[55]，然而由于聚合物本身的低导电性问题，其在重金属检测方面的应用很难突破低浓度检测，因此在传感器领域并未得到较快的发展。近几年来，随着纳米技术以及新材料的迅猛发展，石墨烯离子印迹电化学传感器在水质重金属离子检测方面取得了很好的成果。

Ali等[56]制备了石墨烯离子印迹聚合物复合材料的新型电位传感器，用于痕量Zn2+的测定，其最低检测限为0.193μg/mL。电极体系采用装饰有银纳米颗粒的石墨烯纳米片，其电极制备表征如图16所示。

EIS是研究修饰电极表面的电导率特性的强大技术，图17显示了不同电极的阻抗曲线。从图中可以看出，经过纳米材料的修饰曲线半径由大依次减小，电极的阻抗也相应地依次减小。

五、总结与展望

近年来，离子印迹电化学传感器在水质重金属检测领域中得到较快的发展，原因是离子印迹电化学传感器具有检测速度快、结构简单、检测灵敏等优点。随着纳米材料的不断发展，新型碳材料，特别是石墨烯材料为传感器制造打开新的窗口。传统离子印迹膜导电性低，人们逐渐运用纳米材料来弥补这一方面。由于石墨烯独特的结构性质，高的电子转移率，因此基于石墨烯的离子印迹电化学传感器在高灵敏甚至超灵敏检测重金属离子方面展现出明显的优势。

虽然目前基于石墨烯的重金属离子印迹电化学传感器已经有了一定的进展，但同时也面临以下困难和问题：

（1）目前研究较多的重金属有Cu(II)、Pb(II)、Zn(II)，然而关于Cr(VI)、Cd(II)、Hg(II )等对环境及人体危害的重金属离子印迹的研究还比较少；

（2）目前，离子印迹聚合物大多是单一重金属离子模板，双模板或更多模板重金属离子印迹聚合物研究还比较少，难以实现水体多种重金属离子的同时高选择性检测；

（3）目前，对石墨烯在离子印迹聚合物增敏机理方面研究较少，如何制备高性能石墨烯，以及如何在石墨烯表面实现多位点印迹是研究者面临的问题。

随着离子印迹理论和技术的发展以及材料科学的不断进步，上述问题将会得到不断的解决，石墨烯离子印迹电化学传感器在水质重金属检测方面也会得到更进一步的发展与应用。