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石墨烯纳米复合材料合成及其在光催化氧化降解和还原制备氢能中应用的研究进展

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材料导报 2016年第19期30卷 54-62页

作者：康乐张耀君杨梦阳张力张科西安建筑科技大学材料与矿资学院西安710055

石墨烯因独特的二维纳米结构和优良的物理化学性能已经成为近年来纳米材料研究的热点领域之一。作为一类新型的碳基材料,石墨烯纳米复合材料已经广泛地应用于多相光催化的诸多方面。对石墨烯纳米复合材料的制备、光催化还原制氢原理、... 详细信息

石墨烯因独特的二维纳米结构和优良的物理化学性能已经成为近年来纳米材料研究的热点领域之一。作为一类新型的碳基材料,石墨烯纳米复合材料已经广泛地应用于多相光催化的诸多方面。对石墨烯纳米复合材料的制备、光催化还原制氢原理、光催化氧化染料降解原理、光催化活性的主要影响因素、石墨烯纳米复合材料在光催化氧化污染物降解、光催化还原制氢以及CO2还原制甲醇中的应用等领域的最新研究进展进行了较系统的综述,对一些新的光催化反应以及反应机理进行了归纳总结,提出了石墨烯纳米复合材料存在的问题以及未来的发展方向。

关键词：石墨烯纳米复合材料光催化氧化光催化还原污染物降解制氢

石墨烯纳米复合材料在水处理中的应用研究进展

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清洗世界 2024年第7期40卷 67-69页

作者：杨瑞瑞石道芳国能唯真(山东)测试分析有限公司山东济南250000

深入研究石墨烯纳米复合材料在水处理中的前沿应用及其独特性能,通过引入新颖的功能化方法,优化多组分体系下的性能以及强调可持续发展和环境友好性,探讨了石墨烯纳米复合材料在解决实际废水处理中所存在的问题,通过多层次的分析,提供... 详细信息

深入研究石墨烯纳米复合材料在水处理中的前沿应用及其独特性能,通过引入新颖的功能化方法,优化多组分体系下的性能以及强调可持续发展和环境友好性,探讨了石墨烯纳米复合材料在解决实际废水处理中所存在的问题,通过多层次的分析,提供一种全面而复杂的视角,以推动石墨烯纳米复合材料在水处理领域的进一步应用和发展。

关键词：石墨烯纳米复合材料水处理功能化方法多组分体系

石墨烯纳米复合材料加热技术改善冬季结冰自融路面应用研究

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中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2023年第10期 25-28页

作者：王博长春建筑学院交通学院吉林长春130000

随着当下气候变化和交通出行的日益增加,冬季结冰自融路面问题也越来越凸显。本篇文章主要通过将石墨烯纳米复合材料加热技术应用于道路表面,进而探讨了其在减缓冬季结冰自融路面问题方面的潜力。经过实验表明。石墨烯纳米复合材料加热... 详细信息

随着当下气候变化和交通出行的日益增加,冬季结冰自融路面问题也越来越凸显。本篇文章主要通过将石墨烯纳米复合材料加热技术应用于道路表面,进而探讨了其在减缓冬季结冰自融路面问题方面的潜力。经过实验表明。石墨烯纳米复合材料加热技术能够有效地减少道路表面的结冰情况,提高路面的自融性能和减少对环境和人体的污染。

关键词：石墨烯纳米复合材料道路表面结冰自融加热技术

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石墨烯纳米复合材料热膨胀特性分析综述

合成材料老化与应用 2021年第3期50卷 172-175页

作者：孙晋媛西安医学院陕西西安710021

基于细观力学理论,将石墨烯的形状视为扁椭球形并将其取向随机化,建立一种可计算石墨烯纳米复合材料热膨胀系数的理论模型,以及石墨烯/环氧树脂纳米复合材料RVE的热膨胀模型。对石墨烯纳米复合材料热膨胀特性进行讨论,对纳米复合材料的... 详细信息

基于细观力学理论,将石墨烯的形状视为扁椭球形并将其取向随机化,建立一种可计算石墨烯纳米复合材料热膨胀系数的理论模型,以及石墨烯/环氧树脂纳米复合材料RVE的热膨胀模型。对石墨烯纳米复合材料热膨胀特性进行讨论,对纳米复合材料的热膨胀系数受石墨烯的含量、长径比、取向分布等因素的影响进行分析。

关键词：石墨烯纳米复合材料体育器材热膨胀特性

磁性石墨烯纳米复合材料在中药及农药残留分析中应用研究

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磁性石墨烯纳米复合材料在中药及农药残留分析中应用研究

作者：陈思伊扬州大学

学位级别：硕士

复杂基质中痕量组分分离分析是药物分析中的难题,探索萃取技术对药物研发、剂型研究、质控监测、代谢分析等方面具有重要作用。因此分离与富集对提高复杂样品分析的灵敏度极其重要,研究富集能力高、安全且环保的萃取材料是分离富集的重... 详细信息

复杂基质中痕量组分分离分析是药物分析中的难题,探索萃取技术对药物研发、剂型研究、质控监测、代谢分析等方面具有重要作用。因此分离与富集对提高复杂样品分析的灵敏度极其重要,研究富集能力高、安全且环保的萃取材料是分离富集的重中之重。利用石墨烯负载的磁性纳米复合材料因拥有众多优点,如优异的机械/热稳定性、大离域π电子系统、大的比表面积、强磁性、易加工性等,从而在分离富集领域应用广泛。将磁性石墨烯纳米复合材料作为磁性固相萃取剂,能快速分离分析中药及农药残留,选择性好,干扰小。本文以中药有效成分及农药为研究对象,制备石墨烯基磁性纳米复合材料结合HPLC分离分析。主要探究内容有:(1)基于2D磁性石墨烯固相萃取-HPLC分离分析药物中丹皮酚合成2D-Fe3O4@Si02@G作为萃取材料,与HPLC联用测定丹皮酚。利用红外和透射电镜对该材料进行表征。结果显示:40℃,pH为6.0时,2D-Fe3O4@SiO2@G纳米粒子能快速定量萃取丹皮酚(萃取率90.8%);以6.0 mL1.5 mol L-1的NaOH溶液在1 min内可洗脱丹皮酚(洗脱率100.0%)。该方法检测限为0.020 μgmL-1,线性范围为0.05-20.00 μg mL-1,相关系数R2为0.9961,富集倍数10.0。本方法对实际样品进行了分析测定,结果令人满意。(2)β-环糊精磁性氧化石墨烯固相萃取-HPLC分离分析芦荟及药物中蒽醌类药物建立β-环糊精负载磁性氧化石墨烯纳米材料(Fe3O4@Si02@GO@β-CD)作为萃取材料与HPLC联用测定蒽醌类药物(大黄素、大黄酸)的方法。通过红外、扫描电镜、磁性分析和XPS对该材料进行表征。结果显示:室温下,pH为6.0时,Fe3O4@SiO2@GO@β-CD纳米粒子能快速定量萃取大黄素、大黄酸(萃取率96.0%);以5.0mL1.0 mol L-1 NaOH溶液在20min内可洗脱大黄素、大黄酸(洗脱率100.0%)。大黄素,大黄酸的富集倍数分别为8.0,10.0;检测限分别为 0.020μgmL-1,线性范围分别为 0.025-50.00,0.050-26.00 μgmL-1,相关系数(R2)分别为0.9993、0.9989。本方法成功地对芦荟和黄连上清片样品进行了分析测定。(3)1-丁基-3-甲基咪唑丙氨酸离子液体负载磁性氧化石墨烯固相萃取-HPLC分离分析百合及血清中芦丁将丙氨酸离子液体修饰到磁性氧化石墨烯纳米材料的载体上,合成Fe3O4@SiO2@GO@[C4mim]Ala,进行红外、扫描电镜和磁性分析表征。建立Fe3O4@Si02@GO@[C4mim]Ala作为萃取材料与HPLC联用检测芦丁的方法。结果显示:室温下,pH为6.0时,Fe3O4@Si02@GO@[C4mim]Ala能快速定量萃取芦丁(萃取率为95.0%);用8.0 mL冰醋酸洗脱芦丁(洗脱率为100.0%)。该方法检测限为2.0 ng mL-1,相关系数R2为0.9996,线性范围在2.5-5.0×103ngmL-1之间,富集倍数达到7.5。该方法成功用于百合、药片和鼠血清样品进行了测定。(4)1-丁基-3-甲基咪唑色氨酸离子液体负载磁性氧化石墨烯固相萃取-HPLC分离分析水样及食物样中戊唑醇首先制备了色氨酸离子液体,通过超声将其修饰到磁性氧化石墨烯纳米材料表面(Fe3O4@Si02@GO@[C4mim]Try),建立该固相萃取剂与HPLC联用测定戊唑醇的方法。结果显示:室温下,pH为7.0时,Fe304@Si02@GO@[C4mim]Try纳米粒子能快速定量吸附戊唑醇(萃取率95.0%);以2.0 mL甲醇在3 min内可洗脱戊唑醇(洗脱率100.0%)。该方法检测限为0.014μgmL-1,线性范围是为0.016-40.00μgmL-1,相关系数R2为0.9901,富集倍数20.0。本方法成功地对水、大米、玉米及土壤样品进行测定。

关键词：石墨烯纳米复合材料丹皮酚蒽醌类药物芦丁戊唑醇磁性固相萃取高效液相色谱

基于石墨烯纳米复合材料构建氟喹诺酮类药物电化学传感器研究

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基于石墨烯纳米复合材料构建氟喹诺酮类药物电化学传感器研究

作者：姜智明西南大学

学位级别：硕士

石墨烯纳米材料具有优异的导电性、力学性能和热学性能,在电池、超级电容器、光催化、传感器等领域都有着广泛的应用,但是它也存在结构单一、性质单一、分散性差等局限性,发展具有更优异性能的石墨烯纳米复合材料成为新的发展趋势。石... 详细信息

石墨烯纳米材料具有优异的导电性、力学性能和热学性能,在电池、超级电容器、光催化、传感器等领域都有着广泛的应用,但是它也存在结构单一、性质单一、分散性差等局限性,发展具有更优异性能的石墨烯纳米复合材料成为新的发展趋势。石墨烯纳米复合材料除了具有单一纳米材料所具有的优良性质外,还具有复合协同多功能效应,在很多领域表现出良好的性能。而目前大多数石墨烯纳米复合材料都是通过化学反应合成得到的。本文以电化学方法制备了三种石墨烯纳米复合材料,研究了其电化学特性,构建了加替沙星、莫西沙星和氧氟沙星等氟喹诺酮类药物的电化学传感器。1.基于循环伏安法制备β-环糊精/还原氧化石墨烯纳米复合材料构建加替沙星电化学传感器的研究通过对β-环糊精(β-CD)和还原氧化石墨烯(rGO)一步循环伏安法,制备了β-CD/rGO修饰电极,用于测定加替沙星。实验研究表明,β-CD的内腔可以增大电极表面积和将目标分析物富集在电极表面,rGO可以显著增强修饰电极的导电性。当β-CD通过循环伏安法修饰在电极上时,rGO也同时修饰在电极表面上。β-CD/rGO纳米复合材料构建的电化学传感器对加替沙星电化学信号具有显著的放大作用,其检测的线性范围为0.0550μmol·L,检测限为0.02μmol·L(S/N=3),且具有良好的稳定性、重现性和抗干扰能力。该传感器用于药片和人尿中加替沙星的检测,回收率为95–103%,相对标准偏差小于3.0%。2.基于双功能单体和还原氧化石墨烯的新型分子印迹传感器测定痕量莫西沙星的研究以邻苯二胺和L-赖氨酸为功能单体的分子印迹膜作为识别元件,还原氧化石墨烯作为分子印迹膜载体,用电化学方法快速的制备了一种灵敏的传感器,用于检测莫西沙星。首先,还原氧化石墨烯纳米材料被均匀的涂覆在玻碳电极表面。随后,邻苯二胺和L-赖氨酸作为功能单体,莫西沙星作为模板分子,通过循环伏安法制备了分子印迹膜。通过分子印迹膜对莫西沙星的特异性吸附引起探针[Fe(CN)6]的信号变化,实现了对莫西沙星灵敏、特异性的间接检测。实验结果表明,该新型分子印迹传感器用于检测莫西沙星的线性范围为1.0×10-9.0×10 mol·L和1.0×10.0×10 mol·L,检测限为5.12×10 mol·L(S/N=3),并且具有良好的重现性和稳定性,为检测莫西沙星提供了一种简单、灵敏的方法。3.基于Pt-Au双金属纳米簇修饰还原氧化石墨烯构建氧氟沙星电化学传感器研究利用还原氧化石墨烯作为载体,通过电化学还原生成Pt-Au双金属纳米簇,构建了电化学传感器,用于氧氟沙星的检测。通过将氧化石墨烯均匀涂覆在玻碳电极表面,然后将其浸入含有氯金酸和氯铂酸的溶液中,采用循环伏安法,一步电化学还原制成修饰电极。结果表明,该传感器对氧氟沙星具有良好的电化学响应,线性响应范围为0.080μmol·L和1000μmol·L,检测限为0.05μmol·L。该传感器具有良好的稳定性和选择性,用于实际样品的检测,回收率为96–101%,相对标准偏差低于2.0%。

关键词：电化学传感器石墨烯纳米复合材料加替沙星莫西沙星氧氟沙星

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磁性石墨烯纳米复合材料分离重金属应用研究

磁性石墨烯纳米复合材料分离重金属应用研究

作者：顾唯希扬州大学

学位级别：硕士

重金属在工业中的广泛应用促使重金属分析成为工业分析中重要的一个分支。近年来,重金属痕量分析和元素形态分析的迫切需求促进了预富集材料的发展。石墨烯纳米复合材料(GNCs)具有大比表面积、大共轭体系、高强度、化学稳定性强、导电... 详细信息

重金属在工业中的广泛应用促使重金属分析成为工业分析中重要的一个分支。近年来,重金属痕量分析和元素形态分析的迫切需求促进了预富集材料的发展。石墨烯纳米复合材料(GNCs)具有大比表面积、大共轭体系、高强度、化学稳定性强、导电性能好、耐酸、耐碱、耐热等优点,在分离富集重金属领域应用广泛。Fe304纳米粒子(Fe3O4NPs)常与石墨烯(G)复合得到GNCs,用于磁性固相萃取(MSPE)分离分析重金属,可缩短固液分离时间。本研究用石墨烯(G)与Fe3O4NPs制成磁性石墨烯纳米复合材料(MGNCs),用于MSPE重金属,主要内容包括:(1)磁性石墨烯纳米复合材料分离分析Mn(Ⅱ),Cr(Ⅲ),Pb(Ⅱ)合成MGNCs(Fe3O4-SiO2-G),建立以Fe3O4-SiO2-G为固相萃取剂与ICP-OES联用分离分析Mn(Ⅱ),Cr(Ⅲ),Pb(Ⅱ)方法。结果表明:20°C,pH=9.5,10.0%NaCl条件下,Fe3O4-SiO2-G 能定量萃取 Mn(Ⅱ),Cr(Ⅲ),Pb(Ⅱ)(萃取率分别为 96.8,100,100%);再用8.0 mL0.1 mol.L-1 HNO3+0.1 mol·L-1 HC1 洗脱 Mn(Ⅱ),Cr(Ⅲ),Pb(Ⅱ)(洗脱率均为 100%)。在最佳实验条件下,Mn(Ⅱ),Cr(Ⅲ),Pb(Ⅱ)富集倍数分别为80,21,37;检出限分别为0.076,0.824,0.922 ng L-1;线性范围分别为 5.0-90.0,4.0-90.0,5.0-90.0μ μg·1。本章方法应用于工业废水检测,结果令人满意。(2)1-丁基-3-甲基咪唑丙氨酸功能化磁性石墨烯纳米复合材料分离分析Al(Ⅲ),Cr(Ⅲ),Cu(Ⅱ),Pb(Ⅱ)首次在MGNCs片层中插入氨基酸离子液体(AAIL)1-丁基-3-甲基咪唑丙氨酸,合成Fe3O4-Si02-GO-AAIL,进行红外、扫描电镜、热重、磁滞回线和等电点表征。建立以Fe304-SiO2-GO-AAIL作为磁性固相萃取剂与ICP-OES联用分离分析Al(Ⅲ),Cr(Ⅲ),Cu(Ⅱ),Pb(Ⅱ)方法。结果表明,室温,pH=8.5,10.0%NaCl 条件下,Fe304-SiO2-GO-AAIL 能定量萃取Al(Ⅱ),Cr(Ⅲ),Cu(Ⅱ),Pb(Ⅱ)。本章方法用于工业废水检测,回收率88.4-117.8%,结果令人满意。(3)1-丁基-3-甲基咪唑丙氨酸功能化磁性石墨烯纳米复合材料分离分析Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)建立以Fe3O4-SiO2-GO-AAIL作为固相萃取剂与ICP-OES联用分离分析Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)方法。优化了萃取条件和洗脱条件,结果表明,室温,pH=9.0条件下,Fe304-SiO2-GO-AAIL能定量萃取水样中Cr(Ⅲ)而不萃取Cr(Ⅵ)。本章方法中总Cr浓度由ICP-OES直接测得;Cr(Ⅱ)浓度由洗脱后上层清液进入ICP-OES测得;Cr(Ⅵ)浓度由总Cr浓度和Cr(Ⅲ)浓度通过差值法计算得到。本章方法用于实际样品检测,Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)回收率分别为88.3-106.2%,82.9-111.8%,结果令人满意。

关键词：石墨烯纳米复合材料重金属氨基酸离子液体磁性固相萃取 ICP-OES

基于石墨烯纳米复合材料的电化学传感应用研究

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基于石墨烯纳米复合材料的电化学传感应用研究

作者：李荣芳江苏大学

学位级别：硕士

石墨烯是一种蜂窝状晶格结构的新型碳材料。它具有大的比表面积、优异的导电性以及良好的化学稳定性。利用石墨烯这些独特的性质,可以构建许多性能优异的电化学传感器。此外,石墨烯是一种非常理想的基底材料,将石墨烯与其他材料复合,通... 详细信息

石墨烯是一种蜂窝状晶格结构的新型碳材料。它具有大的比表面积、优异的导电性以及良好的化学稳定性。利用石墨烯这些独特的性质,可以构建许多性能优异的电化学传感器。此外,石墨烯是一种非常理想的基底材料,将石墨烯与其他材料复合,通过各组分之间的协同作用,可以有效提高电化学传感器的选择性、灵敏度、稳定性和重现性。本文利用导电聚合物、金纳米颗粒等材料与石墨烯结合制备了三种基于石墨烯的纳米复合材料,用以构建电化学传感器,对生物小分子、环境污染物、药物等进行电化学检测。主要工作包括:(1)采用一种高效、环保的紫外光照法,合成金-聚吲哚-还原氧化石墨烯(Au-PIn-RGO)三元纳米复合材料,用以构建咖啡因(CAF)电化学传感器。通过各种表征技术研究了Au-PIn-RGO纳米复合材料的形貌、化学组成和结构,并考察了复合材料的电化学行为及其对CAF的电催化活性。由于不同成分的独特性能以及协同作用,该传感器展现了宽的线性范围(0.8-40μM,40-1000μM)和低的检测限(0.26μM),并且成功应用于实际样品中CAF的测定。(2)利用简单的方法合成了金纳米粒子/8-氨基喹啉功能化氧化石墨烯(AuNPs/GAQ)复合材料。8-氨基喹啉通过酰胺反应共价结合到氧化石墨烯边缘,然后将金纳米粒子通过静电结合均匀地负载在功能化氧化石墨烯表面,得到AuNPs/GAQ复合材料。基于这种复合材料,构建了一种新型的电化学传感器测定剧毒除草剂百草枯。由于AuNPs,8-氨基喹啉和氧化石墨烯的协同作用,该修饰电极表现出较宽的线性范围(0.02-24μM)和较低的检测限(6 nM),并成功应用于实际水样中百草枯的检测。(3)通过一步溶剂热法合成氮硫双掺杂还原氧化石墨烯(NS-rGO),将其与制备好的Au NPs混合,得到Au NPs-NS-rGO纳米复合物,用于芦丁的电化学检测。N、S双掺杂以及Au NPs的结合不仅可以加快电荷转移,还可以引入更多的缺陷作为活性位点,因此Au NPs-NS-rGO复合物的电催化活性明显优于N或S单独掺杂还原氧化石墨烯。线性范围为0.2 nM-1.4μM,检测限低至0.067 nM,并且用于药片中芦丁含量的测定,结果令人满意。

关键词：石墨烯纳米复合材料金纳米粒子电化学传感器咖啡因百草枯芦丁

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基于石墨烯纳米复合材料的传感应用研究

基于石墨烯纳米复合材料的传感应用研究

作者：姚磊江苏大学

学位级别：硕士

石墨烯是新型碳材料。它有着一些其他纳米材料所没有的独特性质,其中包括它比一般材料都大的比表面积,卓越的导电性,还有非常良好的稳定性。而研究人员们可以运用石墨烯的这些性能,应用于各个领域,尤其是传感领域,建立了很多基于石墨烯... 详细信息

石墨烯是新型碳材料。它有着一些其他纳米材料所没有的独特性质,其中包括它比一般材料都大的比表面积,卓越的导电性,还有非常良好的稳定性。而研究人员们可以运用石墨烯的这些性能,应用于各个领域,尤其是传感领域,建立了很多基于石墨烯的化学生物传感器。而金属纳米材料也拥有着其他材料所没有的独特性能,将石墨烯与金属纳米材料相复合,使得它们产生一定的协调作用,可以更加高效地提升以此所制备的传感器性能。本文利用金属纳米颗粒等材料与石墨烯相结合,成功制备了三种石墨烯纳米复合材料,并且以此为基底建立传感器平台,对目标分子等进行检测。主要工作包括:(1)利用简单的方法合成了金汞功能化氧化石墨烯(Au-Hg/rGO)复合材料。并通过透射电子显微镜,X射线衍射图和X射线光电子能谱等各种技术对其进行了表征。发现Au-Hg/rGO纳米复合材料具有出色的过氧化物酶样催化活性,并且在HO存在下可以快速将无色3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)催化氧化为蓝色oxTMB。基于这种复合材料,构建了一种新型的比色传感器测定过氧化氢。该比色方法的线性范围为5-100μM,检测限低至3.25μM。(2)通过简单的紫外线(UV)辐照方法制备Ag-Pt/rGO纳米复合材料。Ag-Pt/rGO纳米复合材料的成功形成已通过透射电子显微镜(TEM),能量分散光谱(EDS),X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)分析得到证实。Ag-Pt/rGO纳米复合材料在HO存在下,对3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)催化氧化形成蓝色产物具有出色的过氧化物酶样活性。此外,稳态动力学研究表明,Ag-Pt/rGO纳米复合材料对HO具有高亲和力。基于这些特性,研究了一种用于检测HO的简单,灵敏,高效的比色传感器。在最佳条件下,构造的HO传感器可提供宽线性范围(10-100μM,100μM-1 mM)和低检测限(0.9μM),以及高选择性和稳定性。因此,Ag-Pt/rGO纳米复合材料可用作纳米酶,具有广泛的应用前景。(3)先通过简单的方法合成Au-Bi纳米材料,并与GO混合得到Au-Bi/rGO纳米复合材料。基于这种复合材料,构建了一种新型的电化学传感器测定Pb和Cd。由于Au-Bi NPs和氧化石墨烯的协同作用,该修饰电极表现出较宽的线性范围(2-600μM)(Cd)、(0.6-400μM)(Pb)和较低的检测限(0.79μM、0.08μM),并成功应用于实际水样中Pb和Cd的检测。

关键词：石墨烯纳米复合材料金纳米粒子传感器过氧化氢 Pb2+ Cd2+