一种三维石墨烯复合材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法及其三维石墨烯复合材料的应用，复合材料是以苄醇为溶剂,通过水热法合成具有晶型的纳米粒子，在通过石墨烯制备三维ZFO/GO/GCE复合材料，用所述三维ZFO/GO/GCE复合材料修饰的玻碳电极具有检测对硝基苯酚的能力，本发明专利技术通过ZFO/GO/GCE作为检测平台，易于制备和保存,稳定性很好,对对硝基苯酚具有良好的选择性,可实现对硝基苯酚的特异性识别检测,操作简单方便且灵敏度高。

Preparation and application of a three-dimensional graphene composite

【技术实现步骤摘要】
一种三维石墨烯复合材料的制备方法及应用
本专利技术涉及新型纳米材料制备和电化学检测
，涉及一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法，还涉及三维石墨烯复合材料在电化学检测对硝基苯酚方面的应用。
技术介绍
采用液相路线制备材料的过程中，它们能够在分子水平上控制成核和生长(尺寸和明确定义的均匀晶体形态)，反应途径，均匀性等。但是液相路线需要强还原剂，溶液介质中还原剂的存在可改变前体和溶液的化学性质，从而赋予最终产品所希望的结构特征。因此开发温和良性的液相方案，寻找合适的溶剂是很重要的。苄醇作为结构导向剂的作用，此外能够在溶剂热条件下充当有效的还原剂。苄醇介导的方法来制备纳米级的许多非化学计量金属氧化物。苄醇在晶体生长过程中引入了金属氧化物的非化学计量缺陷。为了使我们的电极具有高电子传导性和柔性机械性能，还原氧化石墨烯(rGO)与金属氧化物纳米颗粒复合制备多孔三维石墨烯基气凝胶作为电极材料。对硝基苯酚(PNP)是一种重要的工业原料，也被用于制作农药，肽，炸药和染料，同时，它也是常见的环境污染物。就植物而言会导致产量下降，在动物和人类的情况下，对硝基苯酚的摄入可引起健康问题，例如发热，紫绀，高铁血红蛋白血症，肝和肾损伤。因此，开发简单且高度敏感的方法来监测和检测对硝基苯酚，对于公共卫生和环境监测是一项巨大的挑战。到目前为止，已经建立了各种用于检测对硝基苯酚的分析方法，例如毛细管区带电泳和高效液相色谱，荧光等传统检测手段。尽管这些传统技术显示出良好的检测性能，但它们仍然具有一些缺点，包括耗时的程序和复杂的专业操作并且需要昂贵的仪器。随着检测方法的发展，电化学方法被认为是最有前景的技术，原因是它们成本低，操作简单，耗时少，检测限低。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法及三维石墨烯复合材料的应用。本专利技术的方案是：一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法，复合材料是以苄醇为溶剂,通过水热法合成具有晶型的纳米粒子，再通过石墨烯制备三维ZFO/GO/GCE复合材料，用所述三维ZFO/GO/GCE复合材料修饰的玻碳电极具有检测对硝基苯酚的能力。作为优选的技术方案，所述纳米粒子的制备方法：将三(羟甲基)氨基甲烷溶于苄醇，在油浴充分溶解，然后冷却至室温；加入金属前驱体，所述金属前躯体包括乙酰丙酮铁和乙酰丙酮锌，在剧烈搅拌下直至完全溶解；然后将混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，置于烘箱升温反应，即可得到含有ZnFe2O4纳米粒子的深棕色溶液；ZnFe2O4纳米粒子的深棕色溶液先用一定体积无水乙醚洗涤，再用乙醇与无水乙醚混合溶液洗涤3次，离心处理，随后将湿沉淀物分散于乙醇中并超声处理直至形成稳定的ZnFe2O4纳米粒子分散体。作为优选的技术方案，所述三维ZFO/GO/GCE复合材料的制备方法：取一定浓度的石墨烯溶液加入ZnFe2O4纳米粒子分散体，对混合溶液搅拌并进行超声处理以形成均匀溶液，随后将混合物溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中升温反应，将水凝胶冷冻干燥，得到三维ZFO/GO/GCE复合材料。作为优选的技术方案，所述三维ZFO/GO/GCE复合材料修饰的玻碳电极的制备：玻碳电极的直径3mm，所述玻碳电极经0.05m的Al2O3粉抛光后用超纯水冲洗干净,轮流用乙醇和超纯水超声洗涤,清洗后的所述玻碳电极自然晾干,取制备好的5L三维ZFO/GO/GCE复合材料墨水滴涂到玻碳电极表面,晾干，即得三维ZFO/GO/GCE复合材料修饰的玻碳电极。作为优选的技术方案，所述的乙酰丙酮铁和乙酰丙酮锌的摩尔比为2：1-2；所述的苄醇与所述的金属前驱体的体积质量比为10-20mL:0.3-0.5g。作为优选的技术方案，所述烘箱升温反应温度为170-200℃,反应时间为24-48小时。作为优选的技术方案，所述的无水乙醚的体积是ZnFe2O4纳米粒子的深棕色溶液的4-6倍，所述乙醇与无水乙醚混合溶液中乙醇与无水乙醚的体积比为1：1-3。作为优选的技术方案，所述石墨烯溶液的浓度为2-5mg/mL。本专利技术还公布了一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的应用：含有对硝基苯酚的硫酸溶液,通氮气；以三维ZFO/GO/GCE复合材料修饰的玻碳电极为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂电极为对电极。作为优选的技术方案，将一定量的对硝基苯酚溶液准确加入H2SO4溶液中,以三维ZFO/GO/GCE复合材料修饰的玻碳电极为工作电极,饱和甘汞电极电极为参比电极,铂电极为对电极；在CHI660D电化学综合测试仪上进行实验,利用其附属的计算机软件对实验数据进行采集和处理,采用循环伏安法(CV)将电化学阻抗(EIS)电位范围设定为-0.8—0.8V,记录稳定的示电化学图谱,测量氧化还原峰电流值；按此方法，通过配置含有不同浓度的对硝基苯酚进行检测，即可得到相应的峰电流值，峰电流值与对硝基苯酚浓度呈现良好的线性关系。本专利技术的优点：本专利技术通过ZFO/GO/GCE作为检测平台，易于制备和保存,稳定性很好,对对硝基苯酚具有良好的选择性,可实现对硝基苯酚的特异性识别检测,操作简单方便且灵敏度高。附图说明：图1是ZFO/GO的XRD和红外光谱；图2是不同电极的循环伏安图；图3是不同浓度的对硝基苯酚的循环伏安图；图4是不同ZFO/GO/GCE的选择性影响图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1：将46mg三(羟甲基)氨基甲烷溶于10mL苄醇，在70℃油浴完全溶解，然后冷却至室温；加入1mmol(0.35317g)乙酰丙酮铁和0.5mmol(0.1318g)乙酰丙酮锌作为金属前驱体，在剧烈搅拌下直至完全溶解；然后将混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，置于175℃烘箱升温反应48h，即可得到含有ZnFe2O4纳米粒子的深棕色溶液；先用4倍体积的无水乙醚洗涤，再用乙醇与无水乙醚混合溶液洗涤3次，乙醇与无水乙醚体积比＝1：1，离心处理，随后将湿的沉淀物分散在乙醇中并超声处理直至形成稳定的ZnFe2O4纳米粒子分散体40mg/mL；取15mL4mg/mL的石墨烯溶液加入0.5mLZnFe2O4纳米粒子分散体，超声混合，随后在聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中180℃升温反应12h，将水凝胶在-56℃冷冻干燥24h，得到三维ZFO/GO/GCE复合材料。实施例二：将46mg三(羟甲基)氨基甲烷溶于10mL苄醇，在70℃油浴完全溶解，然后冷却至室温；加入1mmol(0.35317g)乙酰丙酮铁和0.5mmol(0.1318g)乙酰丙酮锌作为金属前驱体，在剧烈搅拌下直至完全溶解；然后将混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，置于180℃烘箱升温反应48h，即可得到含有ZnFe2O4纳米粒子的深棕色溶液；先用4倍体积的无水乙醚洗涤，再用乙醇与无水乙醚混合溶液洗涤3次，乙醇与无水乙醚体积比＝1:2，离心处理，随后将湿的沉淀物分散在乙醇中并超声处理直至形成稳定的ZnFe2O4纳米粒子分散体40mg/mL；取15mL4mg/mL的石墨烯溶液加入1mLZnFe2O4纳米粒子分散体，超声混合，随后在聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法，其特征在于：复合材料是以苄醇为溶剂,通过水热法合成具有晶型的纳米粒子，在通过石墨烯制备三维ZFO/GO/GCE复合材料，用所述三维ZFO/GO/GCE复合材料修饰的玻碳电极具有检测对硝基苯酚的能力。

【技术特征摘要】
1.一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法，其特征在于：复合材料是以苄醇为溶剂,通过水热法合成具有晶型的纳米粒子，在通过石墨烯制备三维ZFO/GO/GCE复合材料，用所述三维ZFO/GO/GCE复合材料修饰的玻碳电极具有检测对硝基苯酚的能力。2.如权利要求1所述的一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法，其特征在于，所述纳米粒子的制备方法：将三(羟甲基)氨基甲烷溶于苄醇，在油浴充分溶解，然后冷却至室温；加入金属前驱体，所述金属前躯体包括乙酰丙酮铁和乙酰丙酮锌，在剧烈搅拌下直至完全溶解；然后将混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，置于烘箱升温反应，即可得到含有ZnFe2O4纳米粒子的深棕色溶液；ZnFe2O4纳米粒子的深棕色溶液先用一定体积无水乙醚洗涤，再用乙醇与无水乙醚混合溶液洗涤3次，离心处理，随后将湿沉淀物分散于乙醇中并超声处理直至形成稳定的ZnFe2O4纳米粒子分散体。3.如权利要求2所述的一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述的乙酰丙酮铁和乙酰丙酮锌的摩尔比为2：1-2；所述的苄醇与所述的金属前驱体的体积质量比为10-20mL:0.3-0.5g。4.如权利要求2所述的一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述烘箱升温反应温度为170-200℃,反应时间为24-48小时。5.如权利要求2所述的一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材的方法，其特征在于：所述的无水乙醚的体积是ZnFe2O4纳米粒子的深棕色溶液的4-6倍，所述乙醇与无水乙醚混合溶液中乙醇与无水乙醚的体积比为1：1-3。6.如权利要求1所述的一种基于苄醇路线制备三维石墨烯复合材料的方法，其特征在于，所述三维ZFO/GO/GCE复合材料的制备方法：取一定浓度的石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱桂生，魏巍，邵守言，谢吉民，黄春霞，唐丽，叶兴平，
申请(专利权)人：江苏索普集团有限公司，江苏大学，江苏索普工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32