高产量制备石墨烯及其优异的重金属离子检测性能

以氧化石墨的高温膨胀为基础,研发了一种简便经济的高产量制备石墨烯的工艺,考察了制备得到的石墨烯对痕量重金属离子的检测性能,检测离子包括Cu2+、Pb2+和Cd2+.所制薄层石墨烯存在部分结构缺陷和残余羟基官能团,电化学检测结果表明,这种结构的石墨烯在检测液相中重金属离子的过程中表现出了很好的性质,尤其是对铅离子的检测限...     

石墨烯/聚苯胺复合材料修饰碳糊电极测定镉(Ⅱ)离子

采用原位聚合法制备石墨烯/聚苯胺复合材料,利用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对其进行了表征;并将制得的石墨烯/聚苯胺复合材料作为化学修饰剂制成石墨烯/聚苯胺复合材料修饰碳糊电极,利用三电极体系循环伏安法,在NH3-NH4Cl缓冲溶液中测定镉离子(Cd~(2+))的电化学行为。结果表明:石墨烯/聚苯胺(GSs/PANI)复合材料提高了碳糊电极的电化学性能,使其对Cd~(2+)的电化学响应和选择性均得到提高。在石墨烯/聚苯胺复合材料质量分数为0.5%,pH=10.75的NH3-NH4Cl缓冲溶液的最佳检测条件下,Cd~(2+)的响应电流与Cd~(2+)的浓度在1.0×10-8~2.0×10-5 mol·L-1的范围内呈现出良好的线性关系,相关系数为0.9939,检出限为2.246×10-8 mol·L-1。     

掺氮石墨烯的溶剂热制备及对抗坏血酸氧化的电催化性能

以Hummers方法制备的氧化石墨烯为前驱体,在乙二胺和水的混合溶剂热条件下(150℃,8h)合成了掺氮石墨烯(NG)。通过XRD、FT-IR、XPS和电化学阻抗谱研究了掺氮石墨烯的结构和电化学性能。结果表明,通过溶剂热反应在石墨烯表面引入C—N,N—H等含氮基团。乙二胺不仅能对氧化石墨烯进行部分还原,而且还能对其进行掺氮功能修饰。电化学阻抗谱研究表明,掺氮石墨烯(NG)的电子转移阻抗明显小于相同条件下水热还原制备的石墨烯,说明功能修饰石墨烯大大改善了电子转移速率。将掺氮石墨烯修饰电极应用于对抗坏血酸的电化学检测,检出限达1.0×10-5~2.8×10-2 mol/L,最低检测限(3σ/slope)为1.7×10-7 mol/L。     

纳米TiO2/还原石墨烯复合修饰电极用于食品中 柠檬黄的检测

为了检测食品中柠檬黄的含量,利用滴涂法和电化学还原法制备纳米TiO_2/还原石墨烯复合修饰玻碳电极(TiO_2-Er GO/GCE)。采用透射电子显微镜和X射线粉末衍射仪对TiO_2和TiO_2-GO两种修饰电极材料进行表征;通过循环伏安法观察了柠檬黄在不同电极上的电化学行为,并对检测条件如p H值、富集电位、富集时间进行了优化。实验结果表明:TiO_2-Er GO/GCE增大了电极的电化学活性面积,提高了柠檬黄的电化学氧化响应;最优的检测条件为p H值为3.7、富集电位为-0.20 V、富集时间为180 s;在最优的检测条件下,采用线性扫描伏安法检测柠檬黄的线性范围为2.0×10-8~2.0×10-5 mol/L,检测限为8.0×10-9 mol/L(信噪比为3)。     

基于石墨烯/金纳米棒的甲硝唑电化学行为及其检测

碱性条件下制备水中分散性良好的石墨烯,并通过一步还原法得到石墨烯/AuNRs复合材料。利用滴涂法制备石墨烯/AuNRs修饰电极,并研究了甲硝唑在该修饰电极上的电化学行为。结果表明,在pH=7.4时,甲硝唑在修饰电极上出现明显的氧化还原峰。甲硝唑在该修饰电极的还原峰峰电流与浓度在3.0×10-7～5.0×10-5 mol/L(S/N=3)范围内呈良好的线性关系,检出限为9.2×10-8 mol/L。该检测方法具有良好的灵敏度、选择性和稳定性,可用于甲硝唑药物的分析。同时也展现了这种新型的复合纳米材料在药物的检测中的应用潜力。     

基于氧化铜/碳基复合材料电化学传感器检测亚硝酸根

为改善氧化铜(CuO)传感器的灵敏度,以氮苯基甘氨酸(NAN)、氧化石墨烯(GO)为原材料,在磷酸缓冲液支持的电解质溶液中,通过电化学聚合法在玻碳电极上制备出碳基复合材料(rGO/NPAN),并以其为支撑材料,采用循环伏安法将氧化铜与之复合最终形成氧化铜/石墨烯/N取代羧基聚苯胺(CuO/rGO/NPAN)电化学传感器。N取代羧基聚苯胺的强吸附性、及石墨烯的大比表面积、高导电性有利于氧化铜的均匀分布。利用扫描电镜(SEM)对CuO/rGO/NPAN传感器的形貌进行表征,讨论了pH值、扫描速率等因素对电化学活性和电催化活性的影响,采用循环伏安发、计时电位法、交流阻抗法对该传感器的电化学性能进行研究,并对其电化学机理进行探讨。结果表明,该修饰电极具有低的检测电位、高的电化学响应及良好的稳定性,检测亚硝酸根的浓度范围为(0.5×10-6)～(7.4×10-3)mol/L与(7.4×10-3)～(22.9×10-3)mol/L。灵敏度为32.317μA/(mmol·L),检测下限低至0.15μmol/L(S/N=3)。将此传感器用于实际应用,回收率在99.9%～112%之间。     

复合汞膜修饰电极测定水样中超微量Cd~(2+)

研究了用复合汞膜修饰电极定量测定超微量镉的方法。以0.001mol/L NH4Cl为支持电解质,利用阴极扫描伏安法和阳极溶出伏安法分别进行测定,镉的出峰电位分别为-0.708和-0.788V,线性范围均为(1.0×10~(-8)~1.0×10~(-4)mol/L。尤其用溶出法所测的峰形好且干扰少,此法可用于环境水样中镉的检测。     

三聚氰胺基螯合树脂的超声合成及在镍离子传感器中的应用

采用超声法制备了三聚氰胺-甲醛-乙二胺四草酰乙酸螯合树脂(MFT)。利用MFT/纳米碳管复合物修饰充蜡石墨电极WGE(MFT/MWCNTs/WGE)制备了一种镍离子传感器。采用场发射扫描电镜及电化学等技术表征了该修饰电极的特性。结果显示,羧基化纳米碳管对MFT螯合树脂具有较强的粘合力,可使该螯合树脂有效地分散,并均匀地吸附在纳米碳管上。MFT/MWCNTs/WGE对镍离子检测效果较好,在1.0×10-11mol/L～1.0×10-10mol/L的浓度范围内,Ni(II)的溶出峰电流与其浓度呈良好的线性增长关系,其线性方程为i(μA)=9.58438+1.07753C x(1×10-11mol/L),R=0.991,检测限为1×10-13mol/L(3σ)。     

石墨烯修饰碳糊电极循环伏安法测定铜离子

用石墨烯修饰碳糊电极,采用循环伏安法在BR缓冲溶液中测定Cu2+的电化学行为。研究了不同条件对Cu2+电化学测定的影响。实验表明,石墨与石墨烯比例为8∶1,pH=3.5,扫描速度为100mV/s进行循环伏安法测定时,在0.136V左右处出现一个峰形较好的特征吸收峰;峰电压与Cu2+浓度在5×10-8~1×10-4 mol/L范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.9905,检出限为5.572×10-8 mol/L;连续测定两周,电极表现出较好的稳定性。     

原位聚合法与溶液混合法制备石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其性能

利用化学氧化还原法制备出石墨烯。通过原位聚合法及溶液混合法制备出石墨烯/聚酰亚胺复合材料,考察不同复合材料制备方法对其机械性能及导电性能的影响,并对其作用机理进行探讨。结果表明,制备的石墨烯为二维的单层或寡层材料,加入到聚酰亚胺中能够增强其机械性能及电导率。相比溶液混合法,采用原位聚合法时石墨烯在聚酰亚胺基体中分散更均匀,对其团聚作用有更好的抑制作用,制备的复合材料性能更优异。采用该法加入石墨烯的量为1.0 wt%时,拉伸强度达到了132.5 MPa,提高了68.8%;加入量增加到3.0 wt%时,电导率达6.87×10~(-4)S·m~(-1),提高了8个数量级,对聚酰亚胺的性能有显著的增强作用。     

改性石墨烯/聚苯胺的制备及其环氧涂层的防腐蚀性能

为了改善环氧树脂防腐蚀涂料存在的孔洞缺陷,以改性石墨烯/聚苯胺复合材料作填料来提高环氧涂料的防腐蚀性能。首先采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),再利用对苯二胺还原GO得到改性石墨烯(PGO),进一步制备出改性石墨烯/聚苯胺(PGO/PANI)复合材料。通过拉曼光谱仪、场发射扫描电镜等研究了PGO/PANI的结构和微观形貌,利用盐雾试验、Tafel曲线和电化学阻抗谱研究了 PGO/PANI的防腐蚀性能。结果表明:PGO/PANI涂层的腐蚀等级由空白环氧涂层的10级提高到5级;PGO与PANI有良好的协同作用,PGO与苯胺单体质量比为0.10时,所制备的PGO/PANI复合涂层的防腐蚀效果较好,腐蚀电压为-194.59mV (vs SCE)、腐蚀电流密度为2.12×10^-9A/cm^2.     

红景天苷在玻碳电极上的伏安行为研究

采用循环伏安法,线性扫描伏安法,微分脉冲伏安法等现代电化学技术研究红景天苷在玻碳电极(GCE)上的电化学行为。在p H=9.0的B–R缓冲液中,红景天苷在0.48V(vs.Ag/Agcl)电位处产生一灵敏的微分脉冲阳极氧化峰。峰电流与红景天苷的浓度在5×10-7mol/L~2×10-5mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为5.5×10-9mol/L。建立了一种简单、快速、灵敏的测定红景天苷的电化学分析方法,该法成功应用于鼠血清和人尿样中红景天苷的测定。     

铋膜电极阳极溶出伏安法检测痕量Cd金属

镉氧化产生的溶出电流与样品中Cd²⁺的浓度有关。本研究通过方波阳极溶出伏安法(SWASV)在活化铋膜电极(Activated BFE)上对低浓度μg/L水平的Cd(II)进行测定。通过电化学方法对电极进行初步改性, 然后电沉积制备铋膜再次对电极进行改进, 从而增强了对痕量目标Cd²⁺的敏感性。对改性前后的玻碳电极(GCE)表面进行SEM、CV、EIS和SWV的表征。为了将这种伏安法传感器应用于含有低浓度Cd²⁺的实际样品中, 对检测Cd²⁺的实验参数进行了研究。使用选定的条件, 在10 min的预富集条件下Cd²⁺的检测限为1 μg/L。     

三维石墨烯/氧化锌纳米结构复合材料的制备及其在双氧水检测中的应用

通过化学气相沉积法制备出孔洞为300~500μm骨架完好的三维石墨烯,并采用晶种诱导法在三维石墨烯表面原位生长直径为100nm左右、长度达2.80μm的ZnO纳米棒,从而制备出高度结晶的三维石墨烯/氧化锌纳米结构的复合材料。复合材料用XRD、SEM进行表征,并通过循环伏安曲线(CV曲线)及时间电流曲线(I-t曲线)电化学测试方法,测试三维石墨烯/氧化锌纳米结构复合材料对双氧水的检测情况。结果显示,采用新方法制备的三维石墨烯/氧化锌纳米结构复合材料作为电极对双氧水表现出优异的检测性能,检测限为1μmol/L,且线性检测范围为10~120μmol/L。     

流动注射分光光度法测定海水中痕量重金属

针对水体中污染较重且含量较高的可溶态痕量重金属镉(Cd2+)、铜(Cu2+)、锌(Zn2+)、镍(Ni2+),提出采用流动注射分光光度法测定海水中痕量可溶性重金属。首先分析了四种重金属离子 Cd2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+在不同波长下的吸光光谱,然后建立了4水平4因素的正交校正集作为多元线性回归数据分析模型,最后搭建了重金属离子浓度测量装置,检测了海水中的可溶性Cd2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+浓度,检测下限可达10-9(ppb)。     

Pt-Fe(Ⅲ)/多壁碳纳米管修饰电极测定亚硫酸根

为建立一种简便、快速的亚硫酸根分析方法,采用滴涂法和电化学沉积法制备Pt-Fe(Ⅲ)/多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰玻碳电极(Pt-Fe(Ⅲ)/MWCNTs/GCE),通过循环伏安法研究亚硫酸根在该修饰电极上的电化学行为,并优化实验条件,在此基础上建立一种伏安法测定亚硫酸根的新方法。亚硫酸根的氧化峰电流与其物质量浓度在8.0×10-6~7.0×10-3mol/L范围内呈良好的线性关系(r=0.998 9),检测限为3.0×10-6 mol/L,水样中亚硫酸根的加标回收率在98%~102%之间。该方法具有操作简便、分析速度快和线性范围宽的优点,可用于实际样品中亚硫酸根的测定。     

三氯生在石墨烯修饰电极上的电化学行为及其测定

采用循环伏安法研究三氯生在石墨烯修饰电极上的电化学行为及建立对其含量测定的电化学分析方法。在pH 7.0 PBS缓冲液中,氧化峰电流与三氯生的浓度在(2.0×10-8～1.2×10-7)mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为3.0×10-9mol/L。已用于实际样品中三氯生含量的直接测定。该方法灵敏度高、检测范围宽,结果令人满意。     

酶催化诱导制备多孔石墨烯的研究

采用Hummers法,以石墨为原料制备氧化石墨烯(GO)。再以辣根过氧化物酶(HRP)和过氧化氢(H_2O_2)的酶催化反应,诱导制备了多孔石墨烯(PGR)。采用傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和电化学分析法对其结构、形貌和性能表征。结果表明:10mg/mL GO溶液加入80μL 5mg/mL HRP后,再每日加入20μL(1×10~(-3))mol/L H_2O_2反应10d可以获得最佳的多孔结构。基于此构置的生物催化诱导型葡萄糖传感器,反应25min时,可在电位为0.98V处呈现Au氧化峰,使其可用于葡萄糖的高灵敏检测。     

陶瓷食品包装材料中有毒有害物质溶出量检测研究

针对陶瓷食品包装材料中有毒有害物质溶出的突出问题,采用德国耶拿Zeenit700型顶级火焰-石墨炉联用原子吸收光谱仪,对碗、盘等8种产品进行安全性检验评价,在检测重金属铅、镉的同时,增加了锌的溶出量检测,对国标中未曾规定的杯口及外缘析出的铅和镉含量,也进行了检测。结果显示,当产品的铅溶出量高时,相应的镉溶出量也会偏高,在不合格产品中铅、镉超标总是成对出现,并且采用我国标准比采用美国和欧盟标准合格率相对较高,我国产品的质量还有较大的差距。为提高我国陶瓷产品质量,解决陶瓷产品出口的技术贸易壁垒问题提供数据基础。     

石墨烯/纳米银导电油墨导电性能研究

目的 -制备出具有优异导电性能的石墨烯/纳米银复合材料,并作为导电填料,以提高导电油墨的导电性能。方法 -采用Hummers法制备氧化石墨烯,以葡萄糖作为还原剂,采用同步还原法制备石墨烯/纳米银,将石墨烯/纳米银复合物和纳米银按不同比例混合作为导电填料来制备导电油墨。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试方法表征了石墨烯/纳米银复合材料的微观结构和形貌,并通过四探针法对油墨的导电性进行检测。结果 -纳米银颗粒均匀地负载在石墨烯片层上,纳米银粒径约为35nm;掺杂石墨烯/纳米银复合物质量分数为12%时,导电油墨的电阻率可达到1.08×10~(-7)Ω·m,导电性能提高约64%。结论 -制备的复合材料石墨烯呈片状,结构完好,添加到导电油墨中能明显提高导电性能。