石墨烯的改性及其在电化学检测方面的研究新进展.pdf
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1、万 红 利 等 : 石墨烯的改性及其在电化学检测方面的研究新进展万 红 利 等 : 石墨烯的改性及其在电化学检测方面的研究新进展 文章编号: 1001-9731 (2016)08-08035-08文章编号: 1001-9731 (2016)08-08035-08 08035 石墨烯的改性及其在电化学检测方面的研究新进展 万红利,万丽“2,王贤保“2:, 吕美娇2,王世敏w a有机化工新材料湖北養协_创新中心, 武 汉 430062 5 : 2.湖北大學材料科_与出程學院v功能材料録色制备与A用教育_ 童点实验室, 武 汉 430062; 3 . 中國科学院宁波材料技术讀I程研究所, 浙江; 宁
2、 波 3TJJ01) 摘 要 :摘 要 : 介绍了石墨婦的基本性质. , 综述了石墨烯的表面改性及其在电化#检测方面的应用、 .并对不同改性方 法的_ 优缺点进行了讨论, 另外比较了基于石墨缔的检测手段与传统的检测手段, 最后对基于石墨締的材料在未来 的发展进行了展望, 关键词: 石墨烯; 表面改性; 电化学检测; 峰电流 中图分类号: 关键词: 石墨烯; 表面改性; 电化学检测; 峰电流 中图分类号:TB3 . . 4 ; TB3 3:2; 1 0引 言 随着环境问题的日益严重, 水污染和空气污染等 已引起了人们的密切关注, 因此对污染物的检测是及 其重要的。然而t目前所采用的检测手段仍存在
3、一些 明显的不足从而极大地限制了这些技术的应用范围。 如:荧光标记费用商D ;S P R传感器W难以区分非特异 性吸附.弁对温度和样品组成等干扰因素敏感等。寻 求高灵敏度、 高稳定性、 较低的设备及人员要求, 操作 简便的手段是目前污染物检测研究领域中最具挑战性 的课题之一, 右墨烯露比表_ _ 面:轵r霄 :电 性 , 高稳定性等优异的 物理化学性质ra使得其在电化学检测, 电能存储器, 超 级电容器等方面有T极大的应甩D, 也给物质的检测 领域带来了变单, 使检测的灵敏度, 操作性提高,本文 重、点对石M烯和氧化石墨巋的改性及其在电化学检测 方面的应用和最新进展进行了综述。 1石墨烯及氧化
4、石墨烯的表面改性 1 . 1 氧化还原法改性1 . 1 氧化还原法改性 传统的氧化还原法.隹審辇改良的H 法 , 对石墨烯的改性所用的还原剂主要为强酸和强碱, 如: 联氨、 硼氢化钠、 硫化氢和水合肼等这一类还原剂危 险性比较高。因此环境友好型、 毒性低的还原剂将在 石塗烯的制备领域引起越来越多的关注. 最 近Satheesh等利用硫脲为还原剂 | 实现了低 毒性的还原剂在石墨烯制备领域的应用。即: 先利用 文献标识码文献标识码:A DOI : 10,Sii9/j. issn.l 001 731.201 f5. OB. (J0 改性的H法制备了氧化石墨烯; 再 将 100 m g 氧化石 墨烯
5、分散f 100 m L去离子水中超声分散1 h;然后加 人 0.5 m o l硫脲升温至95 C ,在搅拌条件下反应 12 h,J至溶液颜色变为黑色;再将反应得到的石墨烯 用去离子水和无水乙醇洗涤, 过滤;.最后将过滤后的石 M烯在6S C的真空干燥箱中干燥_12_ h。_ , 时L iu眷 采用邻苹二胺作为还原剂来还原取化石墨烯虛要 園为硫脲和邻苯二胺中都含有氨基, 可以用来还原氧 化石墨烯中的含氧基团通过各种表征手段如透射电 transmission electron microsGopy, T E M) X 射线衍射分析(X-ray diffmetion analysis* . XRTO
6、等 证明石墨烯被成功制备, .并M其表面仍保留了些含 氧基团, 能 增 加 石 墨 烯 的 亲 水 性 。通过热重分析 (Thermogravimetiy* TG.)和循环伏資.法( cyclic volta- m mfetry,CV)表明制备的石墨.烯具有良奸的热稳定性 和电化学特性, 这一类低毒性还原剂的成功应用说明石墨烯的绿 色生产将会在不久的未来得以实现。而最近报道的有 关石墨烯的绿色生产即:V c和氨基酸代替水合肼作为 还原剂7使石墨烯的大规模绿色生产成为可能。 1.2 纳米粒子修饰1.2 纳米粒子修饰 氧化石墨烯和石墨、烯表面的羟基羧基等含氧基 团对纳米粒子的引人起到了重要的作用,
7、 一, 一方面, 这些 含氧基团与纳米颗粒之间形成配位键使石録烯表面被 改性;另一方面, 由于纳米粒子真有很高的比表面积. 能进一步提高被检测物质在石墨浠或氧化石墨嫌表面 的吸附而提高电化学响应。 *基金项目: 国家自然科学基金资助项目.tea_S7划7_ls_ 2 1 i_O_ 2O_ . .lS) ; ;湖 .iB_省自然科#基金资助项目( 20CFPi16_?沒 北北奮科技厅创耕群体资助项目iZffiaCFA.!::?;武武探.帘科挂局吴局吴#技.未攻关计划資助資助:项目:项目:C2G1押iw asT 2M: . 收到初稿日期:收到初稿日期:2015-1 1-10 收到修改稿日期:收到修
8、改稿日期:2016-05-10 通讯作者: 万 丽 ,通讯作者: 万 丽 ,E-mail: wanlil 983_ 作者简介: 万红利作者简介: 万红利 ( 1993 ) , 女 , 湖北仙桃人, 在读硕士, 师承许晓雄研究员和万丽老师, 主要从事石墨烯品功能化修饰及其) , 女 , 湖北仙桃人, 在读硕士, 师承许晓雄研究员和万丽老师, 主要从事石墨烯品功能化修饰及其 电化学性能研究。电化学性能研究。 2016年 第 8 期 ( 47)卷08036助奴 封科 图1 Au-GR/G C E电极的制备以及其对Cli 的检测w Fig 1 Illuitratian df the fabricati
9、on df Aii-ClS/GCE electrode Ind deter mi natidii process of txace CtJ2 on the Ati- GR/GCE electrode 8 W ang等制备了金纳米粒子修饰的石墨烯M, 即; 先采用改性的H法制备W化石墨烯, 然后将25 m g试 化石墨烯溶于25 mL D M F中.超声分散1 h;再以所 得到的氧化荷墨稀溶液作电解质, 玻碳电极作阳极, 铂 电极作阴极, 丫I 120 V电压下电泳沉积3 min, 即得到 氣化心堪烯/玻碳电极;电化学还原桁到W堪 烯/玻碳电极; 再以制备的石墨烯/玻碳电极作n:作 电极, 并将
10、几涅丁禽袍0.01 g/X H:u a的 0.1 raol/L 的K N 3溶液中, 在一 12 V的电位下反成90 S, 即得 到金纳米粒子修饰的心堪錄/玻碳电极。其对Q i2+的 检测( 图 1)表现出很高的屯化学灵敏度, 检测极限达 到广0.028 nmol/L Rajkum ar等也利川I | _L化学沉积 技术制备了钯纳米粒子/ 厶堪烯复介材料9, 并实观r 对多巴胺和双钹“灭酸的同时检测。 Zhao等利用水热法合成了 Cu()纳米颗粒/孔状 石墨烯釔介物”。在XI1 晦条件下该釭介物电极实现 了对葡萄糖的检测。山丁咻一的氧化铜的机械稳定性 和导电性较差, 而1 L将活件:铜基体暴露
11、在环境中较长 吋叫会侦K失去催化性能, 因此多元复含物材料被提 出。在本工作中, 所制备的复合物具有较大的比表面 积, 爾且繁复合物电极的稳定忭和重现性好, 除此之 外, 该复合物电极的应用不仅“阪丁标准样品的裣测, 而且对人体血液中葡萄糖的检测结米j,地丨欠院的检 测结果一致。这一结果表明, 该复合物电极在实际样 品的检测中将具有很大的发展空间 1.3 D N A酶表面修饰酶表面修饰 I等利用D N A酶修饰的金纳米颗粒在Pb2+存 在的条件下纟丨I装到石墨烯表面, 从而实观了对Pb2+的 检测,a检测极限可以达到(U nmol/I,。将所制备 的改件试化A墨烯) 、V:用到比色传感器中,
12、对屯含属离 子的检测可以达到100 pmol/L, 很大程度上降低了检 测极限。该方法对石墨烯的及改性不臀要严格的温 度控制, 并丨 丨丨 丨.作对离子的检测时不: 耍/h核苷酸链上 进行炎光丨小W极大地减化了实验步骤。 Zha呢等利用多巴胺还原K化心艰烯11, 扔到聚 多巴胺修饰的氧化石墨烯, 然后利用M ichael加成使 探测D N A分子键连到石墨烯表面.而目标D N A分子 和探测D N A分子通过H g2+形成配位连接, 导致了峰 电流的増加, 验证了探测D N A分子成功地对石擇烯 进行了表面修饰 2014, 17(7): 318. 8 Wang S, Wang Y, Zhou
13、L, ct al. Fabrication of an effec tive electrochemical platform based on graphene and 八uNPs for high sensitive detection of trace Cu2+ J. Elcctrochim 八eta,2014,132(3): 7-14* 9 Rajkumar M, Devadas B, Chen S M, ct al. Single step electrochemical fabrication of highly loaded palladium nanoparticlcs dec
14、orated chemically reduced graphene oxide and its clcctrocatalytic applicationsJ. Colloid Surface 八 , 2014, 4 52(15) : 39-45. 10 Zhao Y, Bo X Guo L ct al. Highly exposed copper ox ide supported on three-dimensional porous reduced gra phene oxide for non-cnzymatic detection of glucosc|J|. Elcctrochim
15、八eta,2015, 176 : 1272-1279. 11 Zhang Y, Zhao H , Wu Z,c.t al 八 novel graphcnc-DN八 biosensor for selective detection of mercury ionsj. Bio sens Bioclcctron, 2013, 48(2): 180-187. 12 Gao L, Lian C, Zhou Y, ct al. Graphene oxiclc-I)N八 based scnsorsJ. Biosens Bioclcctron, 2014, 60: 22-29. 13 Ting S L, E
16、c S J, 八nanthanarayanan 八, ct al. Graphene quantum dots functionalized gold nanoparticlcs for sensi tive electrochemical detection of heavy metal ionsJ. Elcctrochim 八cta,2015,172,7-11. 14 Hu K, Kulkarni D D, Choi 1, ct al. Graphene-polymer nanocomposites for structural and functional applications J.
17、 Prog PolymSci,2014,39: 1934-1972. 15 Si W, Lei W, Han Z, ct al. Selective sensing of catechol and hydroquinonc based on poly (3,4-cthylcncdioxythio- phcnc.)/nitrogen-doped graphene compositesJ . Sensor 八etuatB-Chem,2014,199(4): 154-160. 16 Arza C R Jannasch P Maurer F, ct al. Network forma tion of
18、graphene oxide in poly(3-hydroxybutyratc.) nano- compositcsJ. Eur Polym J , 2014, 59: 262-269. 17 Ramesha G K, Sam path S. In-situ formation of gra- phcnc-lcad oxide composite and its use in trace arsenic detection J . Sensor Actuat B-Chem, 2011,160(1): 306-31 1. 18 Lv M, Wang X, Li J , ct al. Cyclo
19、clextrin-reduced gra phene oxide hybrid nanoshccts for the simultaneous de termination of IcacK II ) and cadmium( ) using square wave anodic stripping voltammetry J. Plcctrochim Ac ta, 2013, 108(10): 412-420. 19 Lee P M, Wang Z, Liu X, ct al. Glassy carbon electrode modified by graphene-gold nanocom
20、positc coating for de tection of trace lead ions in acetate buffer solution J. Thin Solid Films, 2015, 584: 85-89. 20 Gong J , Zhou T, Song D, ct al. Monodispersed Au nan oparticlcs decorated graphene as an enhanced sensing platform for ultrasensitive stripping voltammctric detec tion of mcrcuryC II
21、 )J. Sensor Actuat B-Chem, 2 0 10, 150(2) : 491-497. 21 Park H , Hwang S J, Kim K, ct al.八n electrochemical detection of Hg2+ ion using graphene oxide as an clcctro- chcmically active indicator J . Elcctrochcm Commun _ 0804丄 2012, 24(10): 100-103. 22 Meng W, Yuan W, Yu X, ct al. Picomolar detection
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- 石墨 改性 及其 电化学 检测 方面 研究 进展
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