本发明专利技术涉及一种氧化石墨烯复合材料的制备方法，该制备方法包括在溶剂存在下将有机胺试剂与所述氧化石墨烯溶胶在30-120℃下搅拌3-72h。本发明专利技术还提供通过该制备方法得到的胺基功能化氧化石墨烯复合材料及其在检测重金属离子中的应用。本发明专利技术的胺基功能化氧化石墨烯复合材料不仅有效接触面积大，电子传导良好，而且具有良好的重金属离子捕集能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种胺基功能化氧化石墨烯复合材料的制备方法，还涉及根据该方法制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料及其在检测重金属离子中的应用。
技术介绍
随着我国工业化和城市化进程的加快，环境污染带来的问题愈发的突出。近年来水体污染和空气污染已经严重影响了人们的日常生活。大量生活污水和工业废水排入水体，进入水体的重金属通过饮水、生物富集以及食物链等方式最终危害人体健康。一些矿区所依靠的河流污染严重，河流两岸的居民曾不同程度出现“痛痛病”等病理现象，癌症发病率、死亡率也相当高。虽然对污染物的痕量检测已经有很多成熟的技术得到应用，但普遍这些检测方法都需要高精度的仪器设备来实现，不仅价格昂贵，而且基本上都处于实验室应用阶段，与人们的生活难以挂钩。因而价格低廉、操作简单的电化学检测方法成为了解决问题的关键。电化学溶出方法被广泛用来检测痕量重金属离子，而影响检测效果的一个关键因素即在于对重金属离子的预富集，这是可以由采用功能材料修饰电极来提高的。功能材料的作用在于有选择性的捕获重金属离子，并充当良好的电子传输媒介。导电聚合物由于有机官能团的存在及本身良好的电导率成为了检测用功能材料的研究热点，如聚苯胺 (Electroanalysis，2005，17，685-693)。但另一方面，在电极表面形成导电聚合物薄膜的一个缺点在于其受限的有效接触面积，与溶液中的重金属离子不能最大限度的接触成为了限制检测效果进一步提升的瓶颈。有研究人员提出以多孔硅材料为载体，经有机分子修饰后应用于重金属离子的检测，收到了较好的效果(Electroanalysis，2009，21，1731-1742)。多孔硅的引入大大提高了材料的比表面积，进而增加了材料中的活性位点与重金属离子的接触进而富集的几率，但与此同时，多孔硅本身的惰性以及复杂孔道的存在，影响了电子的传导以及金属离子的自由扩散，所以，其被性能更优异的材料所取代成为了必然。石墨烯(Graphene)是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质纳米材料，具有良好的电导率和化学稳定性，高比表面积O600m2/g)。而作为石墨烯的一种衍生物，氧化石墨烯富含大量含氧官能团(如-OH、-C00H)，这使得其本身具有一定的离子富集能力，同时也使它成为了一种理想的合成有机-无机复合材料的前躯体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有用于检测水相中重金属离子的电极修饰材料有效接触面积受限，电子传导不良，重金属离子捕集能力差的缺陷，提供一种胺基功能化氧化石墨烯复合材料的制备方法，还提供通过该方法制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料及其在检测重金属离子中的应用。本专利技术的专利技术人发现氧化石墨烯提供超大的比表面积利于活性基团与金属离子的接触捕获，将有机胺类分子与氧化石墨烯结合，胺基官能团的引入可以在氧化石墨烯本身的基础上大大提升材料的重金属离子捕集能力；并且，氧化石墨烯的二维平面结构是电子传导的理想通道。本专利技术一种氧化石墨烯复合材料的制备方法，该制备方法包括在溶剂存在下将有机胺试剂与所述氧化石墨烯溶胶在30-120°C下搅拌3-72h。本专利技术还提供通过上述制备方法制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料，以及该材料在检测重金属离子中的应用。本专利技术利用氧化石墨烯作为载体材料，在提供大的接触面积的同时，还有利于电子传导；另外氧化石墨烯表面富含大量含氧官能团，这既有利于对重金属离子的捕捉，也使得它易于被有机分子功能化；胺基功能化氧化石墨烯复合材料与有机聚合物相比，其单分子的优异活动能力提高了与重金属离子的接触几率，更利于金属离子在液相中的富集。从得到的红外光谱图、X射线衍射光谱图、透射电镜照片和原子力显微镜照片可知，胺基分子通过化学键的作用与氧化石墨烯片层结合，形成了胺基功能化的氧化石墨烯复合材料。另外，本专利技术通过电化学溶出方法，对玻碳电极修饰并对不同的重金属离子进行检测，过程简单可控，并得到高灵敏度的检测效果，重复性好，材料中有机胺分子通过化学键结合到氧化石墨烯片层表面上，对此2+，Cu2+或Cd2+都有检测效果，尤其是铅离子， 在-1. 2V沉积120s条件下1 2+检出限为ΙΟ—1、。适于对水质要求较高的水体进行在线监测。另外，本专利技术以石墨为原料通过化学氧化制备氧化石墨烯，原料成本低，工艺简单，适于大规模的工业化生产；附图说明图1是实施例1所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料的红外光谱图。图2是实施例1所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料的X射线衍射图。图3是实施例1所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料的透射电镜图。图4是实施例1所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料的原子力显微镜图。图5是实施例1所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料用于检测10-1 Pb2+离子的溶出伏安曲线图。图6是实施例2所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料用于检测IO-8M Cd2+离子的溶出伏安曲线图。图7是实施例3所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料用于检测IO-8M Cu2+离子的溶出伏安曲线图。图8是实施例4所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料用于检测Pb2+离子的溶出伏安曲线图。图9是实施例5所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料用于检测10_6M Hg2+离子的溶出伏安曲线图。图10是实施例6所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料用于检测10_"M Pb2+ 离子的溶出伏安曲线图。图11是实施例7所制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料用于检测ΙΟ,Μ Pb2+ 离子的溶出伏安曲线图。具体实施例方式本专利技术提供一种氧化石墨烯复合材料的制备方法，该制备方法包括在溶剂存在下将有机胺试剂与所述氧化石墨烯溶胶在30-120°C下搅拌3-72h。在本专利技术中，所述溶剂的用量为能够溶解有机胺试剂即可，但是在优选情况下，所述有机胺试剂与有机溶剂的重量比为1 120-400。所述氧化石墨烯溶胶中的氧化石墨烯与有机胺试剂的重量比优选为1 1-3。在本专利技术中，所述有机胺试剂为选自芳香胺、肽和烷基二胺中的一种或多种。优选情况下，所述有机胺试剂为对苯二胺、苯胺、胱氨酸、甘氨酸、双甘肽和乙二胺中的一种或多种。在本专利技术中，所述溶剂可以使用低级脂肪醇或水，所述低级脂肪醇优选为乙醇或乙二醇。在本专利技术中，所述氧化石墨烯溶胶可以根据需要选用不同浓度的，但优选为 2-6mg/ml0优选情况下，所述氧化石墨烯溶胶的制备方法包括，将1重量份的鳞片石墨、2-5 重量份的高锰酸钾和20-50重量份的浓硫酸混合，并将所得混合物依次在0°C至5°C和 20-40°C下搅拌4-12h和8-48h后，加50-200重量份水，之后升温至70_9(TC搅拌0. 5_lh， 加入3-15重量份浓度为10-40重量％的双氧水，搅拌后过滤，然后将得到的滤饼分别用浓度为3-15重量％的盐酸和去离子水进行离心洗涤，将洗涤后得到的胶状产物与水混合并进行超声分散。将所述胶状产物与水混合时，水的用量没有特别的限制，可以根据不同的需要适当选择。所述浓硫酸优选浓度为90重量％以上。优选情况下，本专利技术的制备方法还包括将搅拌3-7 后得到的混合物进行过滤， 并将所得滤饼进行干燥。本专利技术还提供通过上述方法制备的胺基功能化氧化石墨烯复合材料。本专利技术还提供胺基功能化氧化石墨烯复合材料的应用方法，其较佳工艺如下 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括在溶剂存在下将有机胺试剂与所述氧化石墨烯溶胶在３０－１２０℃下搅拌３－７２ｈ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：智林杰，王斌，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：11
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