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修饰电极起源于20世纪70年代并成为一门新兴的、最活跃的电化学及电分析化学前沿领域,通过这一方法可以实现电极的功能设计。本论文通过制备纳米材料(导电高聚物、多金属含氧酸等)修饰电极,表征并研究其对水中污染物的去除和检测性能,包括对间硝基苯胺的共聚和去除、溴酸根离子的催化还原和汞离子的检测。本论文研究表明,间硝基苯胺单体具有一定的惰性,在与苯胺的共聚过程中减缓了聚合反应的速率；紫外可见光光谱和红外光谱证明了间硝基苯胺与苯胺共聚物的生成。采用聚苯胺(polyaniline, PANI)修饰的玻碳电极(glassy carbon electrode, GCE)通过循环伏安法将溶液中的间硝基苯胺聚合到电极上；间硝基苯胺在GCE表面会生成一层钝化膜,阻止聚合反应的进行,而聚苯胺链中含有大连自由基,降低了电极的惰性,使间硝基苯胺能够在聚苯胺链上进行连续聚合,生成聚苯胺/聚间硝基苯胺。该方法可用于去除水中间硝基苯胺。由于聚苯胺具有电化学催化活性,制备聚苯胺/碳纳米管复合材料(较单纯聚苯胺表现出较优的电化学活性,包括高的氧化还原电位、高的单位电容以及小的峰电位差值),研究其修饰电极催化还原溴酸根离子。结果表明溴酸根的还原与材料自身的还原几乎同步进行,得到的电流信号是两者还原电流的叠加；动力学和热力学研究表明反应受扩散控制,反应活化能为10.98kJ mol-1;处理1小时,PANI/CNT对10、50、100mg L-1溴酸根的还原率分别为48.9%、30.1%和13.2%,同时由于还原产物溴离子在聚苯胺链中的不断掺杂,电极催化活性随着反应的进行而降低。磷钼酸(PMo12)是一种多金属含氧酸盐,具有与聚苯胺类似的氧化还原和电催化特性,其负载量的多少直接决定了修饰电极的电化学催化能力。这一部分的研究主要是通过电化学一步法制备还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)-聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(poly(diallyldimethylammonium chloride),PDDA)修饰的玻碳电极(rGO-PDDA/GCE),吸附PMo12到电极表面,得到PMo12@rGO-PDDA/GCE; rGO和PDDA在提高PMo12的负载量上均起到十分重要的作用：rGO很大程度地增加了电极的比表面积(即更多吸附位点吸附PMo12并提高电子传递速率)；PDDA中的氯离子在溶液中解离,得到带正电荷的PDDA+,在静电作用下,含有PDDA+的rGO能够吸附更多PM012。PM012负载量的提升极大地提高了修饰电极对溴酸根的催化还原能力；在PMo12稳定的pH范围内(≤5), PMo12@rGO-PDDA/GCE对溴酸根均具有高的催化活性,且在0.02～10mM溴酸根离子浓度范围内具有很高的灵敏度(454.3A cm-2mM-1)。采用旋转电极循环伏安法,以Koutecky-Levich方程为理论依据,证明了该反应为六电子过程,溴酸根离子被直接还原为溴离子。恒电位实验结果表明PMo12@rGO-PDDA/GCE对溴酸根还原具有很好的电化学稳定性。聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)稳定剂保护下的羟甲基乙撑二氧噻吩(EDOT)和氯金酸氧化还原反应得到Au@PEDOT纳米颗粒,紫外可见光光谱和扫描电镜表明PEDOT透明薄膜均匀包裹纳米金颗粒,无团聚。电化学表明单一的PEDOT对汞离子无响应,Au@PEDOT中金是对汞离子富集的关键,而PEDOT起到稳定溶液和保护纳米金颗粒的作用。研究了不同氯离子浓度下的汞离子在GCE和Au@PEDOT/GCE上的溶出,随着氯离子浓度的升高,汞的溶出电位负移、与氯离子溶度呈线性相关,且在Au@PEDOT/GCE上的溶出信号相对稳定。汞离子在0.5～20.0μM范围内,0V沉积360s得到较好的溶出电流线性关系,最低检测限为0.05μM。Au@PEDOT/GCE可以用来对溶液中微摩尔级汞离子进行检测。通过循环伏安法将rGO和Au同时沉积到GCE表面,得到rGO-Au/GCE;电化学表征以及SEM、EDX和Raman光谱均证实了rGO和Au的共沉积。rGO-Au/GCE对汞离子具有较好的电化学响应,在0.01M HCl中的溶出电位为0.65V；0.3V沉积600s、250mV s-1扫速下溶出,得到最优电流信号。在1.0-150nM浓度范围内,汞离子在rGO-Au/GCE上的溶出电流信号与浓度呈线性关系,最低检测限为0.6nM,低于世界卫生组织规定的水体中汞离子安全浓度。干扰离子存在条件下,汞离子在rGO-Au/GCE的溶出电流信号保持稳定,且该电极具有较好的重复使用性。将rGO-Au/GCE用于自来水中汞离子的检测,表明其适用于实际水体。