废液中的重金属离子不能被微生物降解，只能发生分散或富集，并可通过食物链累积在生物体内破坏生物的代谢活动，造成一系列的危害［24］。因此，如何快速高效地检测到水体中重金属离子的含量是环境保护领域的一个重要环节。将静电纺纳米纤维膜修饰到QCM电极表面，随后通过真空溅射、分子自组装技术对其进行改性，制备出灵敏度高且可重复使用的铜离子［25］和铬离子［26］液相传感器［27-28］。
通过真空溅射技术在沉积有PS静电纺纳米纤维膜的QCM电极表面修饰金纳米层，随后利用纳米金与含硫、氮等官能团的反应将传感物质［如3-硫基丙酸（MPA）、PEI］接枝于纳米金表层，这些传感物质可与环境中的重金属离子发生螯合作用形成不稳定的环状螯合物，因而可实现对溶液中重金属离子的检测，其制备过程如图10-13所示［29］。
图10-13 纤维膜修饰QCM电极及其改性过程示意图
图10-14（a）为MPA—PS纳米纤维修饰的QCM传感器对溶液中不同浓度Cu2+的实时检测曲线，随着PS纳米纤维负载量从521Hz增加至978Hz，传感器对1ppm Cu2+的响应频移量从1.8Hz增大至8.8Hz；随着PS纳米纤维膜的比表面积从15.62m2/g增大至43.31m2/g，传感器对1ppm Cu2+的响应频移量从2.2Hz增大至8.8Hz。最终MPA—PS纳米纤维修饰的QCM传感器可实现对溶液中660ppb的Cu2+的检测，响应时间仅为2～3s。(www.xing528.com)
此外，通过以PEI为传感物质，构建了PEI—PS纳米纤维膜修饰的QCM传感器，实现对溶液中痕量Cr3+的实时在线检测，如图10-14（b）所示。随着溶液中Cr3+浓度的增加，传感器的响应频率变化值逐渐增大；随着PS纳米纤维和PEI负载量的增加，传感器对Cr3+的响应频率变化量逐渐增加，且PS纳米纤维和PEI加载量与相应的频移量间具有良好的线性关系，最终PEI—PS纳米纤维膜修饰的QCM传感器灵敏度达0.41Hz/ppb，最低检测可达5ppb，因而可实现对污染水体中痕量Cr3+的高灵敏检测。为PEI—QCM传感器对溶液中不同浓度的Cr3+的实时检测情况。与MPA—QCM一样，Cr3+检测传感器反应时间短，加载了980Hz的纤维膜的QCM传感器对浓度为200ppb的Cr3+检测灵敏度为427Hz/ppm。
图10-14 （a）不同MPA—PS纤维膜加载量的QCM传感器对Cu2+的实时检测；（b）不同PEI—PS纳米纤维加载量的QCM传感器对Cr3+的实时检测，插图为低浓度区的放大曲线
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