
技术摘要:
本申请属于电化学检测技术领域,特别是涉及一种石墨烯水凝胶制备方法及应用。目前传统重金属离子检测方案存在价格昂贵,操作复杂等缺点。本申请提供了一种石墨烯水凝胶制备方法,包括将氧化石墨烯溶解于蒸馏水,室温下搅拌使其充分溶解;加入抗坏血酸,并继续在室温下 全部
背景技术:
氧化石墨烯(GO)具有较大的比表面积,层间含有大量的羟基和羧基酸性活性基 团,而多羧基、富含氧官能团的结构能有效吸附重金属离子。然而,氧化石墨烯大多未加修 饰改性直接作为吸附剂,其片状结构容易堆积团聚,这使其降低吸附效率,很大程度上限制 了吸附方面的应用。石墨烯凝胶将氧化石墨烯组装成宏观的三维介孔材料,在一定程度上 阻止了氧化石墨烯堆积,为其吸附方面的应用提供了可能性。 多巴胺(DA)是一种含有邻苯二酚和氨基官能团的独特模仿黏附蛋白分子,由于含 有的这些官能团可以与金属离子很好的结合,因此在重金属离子的去除方面有较好的应 用。 随着现代工业的快速发展,由重金属离子造成的污染越来越严重。铜作为重金属 元素之一,在许多生命过程中都是不可或缺的。然而,与其他重金属元素一样铜离子可以通 过食物和饮水在生物体内富集不易降解。日积月累,就会对人体或环境带来及其严重的危 害。目前传统重金属离子检测方案存在价格昂贵,操作复杂等缺点。
技术实现要素:
1.要解决的技术问题 基于目前传统重金属离子检测方案存在价格昂贵,操作复杂等缺点的问题,本申 请提供了一种石墨烯水凝胶制备方法及应用。 2.技术方案 为了达到上述的目的,本申请提供了一种石墨烯水凝胶制备方法,所述方法包括 如下步骤: 步骤1):将氧化石墨烯溶解于蒸馏水,室温下搅拌5~10分钟使其充分溶解,得到 均匀的混合溶液; 步骤2):在所述混合溶液中加入抗坏血酸,并继续在室温下搅拌5~10分钟,超声 分散5~10分钟,得到还原氧化石墨烯溶液; 步骤3):将多巴胺固体样品溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中震荡,得到缓冲溶液; 步骤4):将所述缓冲溶液倒入所述还原氧化石墨烯溶液中,室温下搅拌5~10分钟 并超声分散5~10分钟,并对容器进行密封; 步骤5):将所述容器放入恒温箱中在75~80℃保温处理8~10小时; 步骤6):对步骤5)中的溶液进行过滤后蒸掉凝胶中的水分,得到石墨烯水凝胶。 本申请提供的另一种实施方式为:所述步骤1)中所述氧化石墨烯采用Hummers法 制得。 3 CN 111573657 A 说 明 书 2/5 页 本申请提供的另一种实施方式为:所述步骤1)中所述氧化石墨烯与所述蒸馏水的 质量体积比为(2~2.5):1。 本申请提供的另一种实施方式为:所述步骤2)中所述抗坏血酸与所述氧化石墨烯 的质量比为(4~5):1。 本申请提供的另一种实施方式为:所述步骤3)中所述三羟甲基氨基甲烷溶液浓度 为0.1mol/L。 本申请提供的另一种实施方式为:所述步骤3)中所述多巴胺与所述缓冲溶液的质 量体积比为2:1;所述蒸馏水与所述缓冲溶液的体积比为5:1。 本申请提供的另一种实施方式为:所述步骤5)中所述恒温箱为鼓风干燥箱。 本申请还提供一种石墨烯水凝胶的应用,所述石墨烯水凝胶用于线性伏安法检测 硫酸铜溶液中的痕量铜离子。 本申请提供的另一种实施方式为:将所述石墨烯水凝胶涂抹于铂碳电极上,放在 恒温箱中蒸去多余水分,使石墨烯凝胶能吸附在铂碳电极上而不脱落,形成已修饰的铂碳 电极。 本申请提供的另一种实施方式为:所述硫酸铜溶液中铜离子浓度应大于或等于 10-4mol/L。 本申请提供的另一种实施方式为:石墨烯水凝胶的应用具体方法操作如下: (1)采用型号为CHI760E的电化学工作站和与之配套的PC端和软件; (2)采用三电极系统,工作电极为已修饰的铂碳电极,对电极为铂电极,参比电极 为甘汞电极; (3)将电极缓慢插入硫酸铜溶液中; (4)将电化学工作站工作模式为线性溶出伏安法(LSV),软件参数设置为初始电压 为-1.5V,终止电压为0.4V,扫描速率为0.01V/s、扫描间隔为0.001V、静止时间为200sec、灵 敏度为0.01A/V。 3.有益效果 与现有技术相比,本申请提供的一种石墨烯水凝胶制备方法的有益效果在于: 本申请提供的石墨烯水凝胶制备方法,采用石墨烯水凝胶的制备方法,主要以 Hummers法合成的氧化石墨烯为原料,以抗坏血酸为还原剂,经多巴胺修饰,常压下即可制 备出新型石墨烯水凝胶。 本申请提供的石墨烯水凝胶制备方法,原料普通易得,对环境友好,成本低廉,制 备条件温和、安全,能耗相对较低,以及制备时间短。 本申请提供的石墨烯水凝胶制备方法,制得的新型石墨烯水凝胶,呈现三维网状 结构并且具有多孔结构。 本申请提供的石墨烯水凝胶制备方法,制得的新型石墨烯水凝胶具有良好的导电 性。 本申请提供的石墨烯水凝胶制备方法,制得的新型石墨烯水凝胶与普通的石墨烯 水凝胶相比具有更多的附着位点和反应接触面。 本申请提供的石墨烯水凝胶制备方法,对重金属离子有更强的吸附作用。 本申请提供的石墨烯水凝胶的应用,为一种简便,快速,灵敏的富集与痕量分析的 4 CN 111573657 A 说 明 书 3/5 页 方法。 附图说明 图1是本申请的石墨烯水凝胶示意图; 图2是本申请的石墨烯水凝胶修饰在工作电极上的示意图; 图3是本申请的石墨烯水凝胶修饰的电极与未经修饰的电极对不同浓度铜离子的 线性伏安响应图。