重金属污染物电化学材料研究与应用方向以过渡金属氧化物纳米材料及其复合物为研究对象，探究过渡金属氧化物纳米材料特殊物性结构对电化学检测重金属污染物的行为影响机制，揭示二者之间的构效关系。并利用过渡金属氧化物纳米材料构筑的电化学敏感界面，将其应用到地下水中重金属污染物的分析检测，发展在近自然水体的pH条件下对实际水样中重金属的有效、准确及可靠的纳米电化学分析方法。基于纳米材料对重金属离子良好的选择性吸附性能和催化性能，实现对重金属离子的选择性高灵敏检测，揭示其高选择性和高灵敏的内在原因，为今后设计具有针对性的纳米传感材料提供科学依据。针对污染物的痕量高毒性且难以检测的特点，利用纳米复合材料的好的吸附和催化性能实现对高毒性污染物的高灵敏检测，并揭示变价过渡金属以一定的循环方式参与污染物的氧化还原反应，从而提高电化学响应信号；进一步利用特定零价过渡金属的强还原性和富电子态，实现污染物的直接还原和促进过渡金属不同价态的循环来增强污染物的氧化还原，为纳米材料增强电化学信号检测机制提供新思路。采用纳米材料自组装的技术构筑缺陷单层纳米材料修饰的敏感界面，利用表面缺陷提高纳米材料吸附活性和催化活性，揭示缺陷增强的电化学传感机制，为设计基于缺陷型纳米材料作为敏感界面提供新策略。进一步通过表面缺陷调控过渡金属氧化物表面电子状态，从而实现金属氧化物导电性的提高，最终实现电化学检测效果的提升。研究工作建立电化学增强纳米材料与电化学信号之间的构效关系，阐明纳米材料的形貌、晶相、晶面、表面原子活性以及缺陷对电化学信号的影响规律，明确吸附性能、催化活性和导电性的作用机制，实现水环境中重金属离子的检测分析，并为今后开发设计纳米材料提供实验和理论支撑。