基于3D碳纳米材料固载AChE应用于毒死蜱的检测

为寻找快速、可靠的农药残留检测新方法,利用氧化石墨烯(GO)良好的水溶性分散碳纳米管(CNTs),一维(1D)的CNTs和二维(2D)的GO形成一种3D新型碳纳米复合材料,该复合材料具有疏松多孔的结构,能够有效地增大电极的比表面积。用该材料修饰玻碳电极,并固载乙酰胆碱酯酶(AChE)制备灵敏度较高、线性范围较宽的有机磷农药生物传感器。采用循环伏安法(CV)研究传感器的电化学性质。利用有机磷农药对AChE的抑制作用,以氯化乙酰胆碱为底物,对毒死蜱进行了检测。结果表明:生物传感器在最优条件下,0.71~71.13μmol/L范围内具有良好的线性关系,最低检出限为0.23μmol/L,且传感器的灵敏度、稳定性及重现性较好,适用于毒死蜱的残留跟踪检测。     

纳米金/碳电极对4-氯酚电化学检测机制的研究

【目的】4氯酚(4-CP)是典型的环境有毒有害污染物，拟制备高效灵敏的4-CP新型电化学传感器。【方法】基于不同的纳米碳基材料[单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotubes, SWCNTs)、石墨烯(Thin graphene, GR)]进行组合，结合纳米金颗粒(Gold nanoparticles, GNPs),以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BmimBF₄)为辅助粘合剂进行玻碳电极(Glass carbon electrode GCE)的修饰，比较所得修饰电极对4-CP的电化学检测性能。【结果】通过分析修饰电极对4-氯酚(4-Chloro phenol, 4-CP)电化学峰电位及峰电流，与纳米碳基材料的关系，构建氯酚在纳米碳基材料表面的动力学传质路径，借助电镜表征手段，表征纳米碳基材料对有机氯酚可能的催化作用机理，获得高效稳定的氯酚电化学传感器，并对纳米碳材料与催化机理关系形成新颖的认识。【结论】所获得纳米碳基与纳米金复合材料制备的氯酚电化学传感器在pH为3的溶液中采用CV法对4-CP的检测线性范围为5.0～480μmol/L...     

氧化石墨烯的制备方法及应用研究进展

简要介绍了氧化石墨烯(GO)的制备方法和性质,详细介绍了其在生物医药、生物环境和能源等方面的应用研究,并对氧化石墨烯(GO)的应用前景进行了展望。     

分散性均匀的功能性石墨烯材料

石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料,主要由单层碳原子组成,具有较大的比表面积,其理化特性也较为稳定,成为了近几年材料领域中最突出的材料,在环境污染物深度吸附处理方面起到了非常重要的作用。文章从石墨烯材料的特性以及制备方法入手,对其功能性的体现进行了分析,有利于促进石墨烯材料的应用效果。     

木材-石墨烯复合材料的制备及其三维导电性能

通过脉冲式真空浸渍的方法将氧化石墨烯(GO)与北京杨(Populus beijingensis)进行有机结合,制备木材-石墨烯三维导电材料;测试分析了制备材料的导电、电磁屏蔽、吸波的性能,从多角度表征材料的导电机理。结果表明：当氧化石墨烯质量浓度为4 g/L、炭化温度为750℃、炭化时间为30 min时,制备的木基石墨烯导电材料的三维各向异性导电性能最好,其纵向、弦向、径向的体积电阻率分别为0.641、2.153、2.932Ω·cm;此工艺条件时,木基石墨烯导电材料的电磁屏蔽效能达到40 dB、吸波强度达到-12 dB。材料的结构形貌表征结果表明,与同等条件炭化木材相比,木基石墨烯复合材料的碳氧质量分数比(w(C)∶w(O))显著提高,碳层排列有序;氧化石墨烯与木材结合程度较好;材料的热稳定性提高。说明氧化石墨烯在木材机体内部被充分还原为具有导电性能的还原氧化石墨烯,材料具有良好的导电性。     

基于纳米材料构建电化学传感器对水产品中敌草隆的检测

[目的]构建一种电化学传感器,用于水产品中敌草隆的检测。[方法]将氨水和肼作为还原剂,通过一步法合成了氯化血红素功能化的还原氧化石墨烯复合纳米材料,采用安培响应法分析敌草隆在纳米复合材料修饰玻碳电极上的电化学行为。[结果]该传感器可在磷酸盐缓冲溶液(0.1 mol/L,pH 7.4)中,-0.35 V(vs.Ag/AgCl)电位下通过电流法检测敌草隆含量,线性范围为6.00×10~(-12)～3.24×10~(-10) mol/L,检测限低至1.09×10~(-12) mol/L(S/N=3),选择性令人满意,并且表现出良好的重现性和稳定性。[结论]该传感器可用于确定水产品中敌草隆的存在,具有良好的应用前景。     

浅述石墨烯导电剂在电池领域中的应用

石墨烯的发现是电池行业中的重大突破,自发现以来十几年的时间,改变了电池行业的格局,石墨烯导电性能良好,而且强度极高以及透光性极好,石墨烯的出现可以说是电子行业发展中的一轮革命。石墨烯是迄今为止最好的二维尺度纳米碳材料,导电性强,而且具备较好的传热性能、机械性能以及独特的结构特征,在锂电池领域中被广泛应用。本文主要探讨石墨烯的基本特性,对目前石墨烯的研究进行介绍,探究其未来的发展及应用方向。总结了石墨烯作为导电剂,在锂离子电池、新型锂硫电池、铅酸电池导中的研究进展。     

改性氧化石墨烯对水中亚甲基蓝的吸附特性

为了解决氧化石墨烯(GO)吸附污染物后难以从水溶液中分离的问题,采用聚乙烯亚胺(PEI)对GO进行改性,制备PEI-GO复合材料,并采用红外光谱仪、拉曼、扫描电镜和能谱仪等对复合材料进行结构和形貌表征。分析不同吸附时间、吸附剂用量对亚甲基蓝(MB)吸附性能的影响,并对其采用动力学及温线模型进行拟合,记录GO吸附MB与PEI-GO吸附MB后从溶液中的分离时间。结果表明,PEI-GO复合材料具有良好的二维纳米结构,纳米片层中的含氧官能团与PEI中的氨基反应生成O=C-NH共价键。复合材料PEI-GO对MB具有良好的吸附性能。在MB初始质量浓度为25 mg/L,PEI-GO投入量为30 mg的条件下,PEI-GO的吸附量可达204.87 mg/g;吸附规律符合准二级动力学模型以及Freundlich等温模型;吸附后,分离速率较GO吸附后快4~5倍。     

可光降解聚氯乙烯地膜的研制

[目的]探讨二维碳材料应用于提高聚氯乙烯（PVC）农用塑膜光降解速率的可行性.[方法]分别通过添加痕量氧化石墨（GO）和石墨烯（GS）作为光催化剂,利用石墨烯比表面积大、热稳定性好、化学稳定性高、高光学透射率等优点,制备出可有效光降解的聚氯乙烯（PVC）复合膜,并检测其光降解活性.[结果]随着光照时间的增加,GO/PVC复合膜的光降解速率和纯PVC膜基本相当,但是GS/PVC复合膜的光降解速率至少比另外两种提高了一倍.[结论]该法有望实现低成本可降解地膜的生产和应用,有效减少“白色污染”.     

纳米材料在DNA电化学生物传感器中的应用

对金属纳米材料、氧化物纳米粒子、碳纳米管、复合纳米粒子等在DNA电化学生物传感器中的应用进行了综述。     

不同纳米材料对As(Ⅲ)的吸附机制

为明确不同纳米材料对水中As(Ⅲ)的吸附效果和机制,筛选出经济有效的As污染吸附材料,采用批处理振荡平衡法,研究了多层氧化石墨烯(多层GO)、20 nm羟基磷灰石(P20)、40 nm羟基磷灰石(P40)以及纳米零价铁(n Fe)对As(Ⅲ)的吸附差异性。结果表明,不同纳米材料对As(Ⅲ)的吸附能力存在显著差异(P0.05),吸附容量的大小顺序为多层GO(17.4 mg·g~(-1))P20(2.74 mg·g~(-1))P40(2.17 mg·g~(-1))n Fe(0.976 mg·g~(-1))。其中,多层GO对As(Ⅲ)的吸附效果最好,其饱和吸附量是nFe的17.8倍。通过能量弥散X射线谱(EDS)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等对不同纳米材料吸附As(Ⅲ)前后进行分析,证实了多层GO的吸附机制是以单层化学吸附为主;P20、P40、nFe吸附机制为材料表面的聚沉吸附及含氧官能团与As(Ⅲ)发生络合等反应的吸附。实验结果表明多层GO可作为吸附材料用于As(Ⅲ)污染水体的修复。     

氧化石墨烯在农业领域的应用研究进展

氧化石墨烯作为一种新型碳质纳米材料,具有生物相容性好、化学性质稳定、分散性高、比表面积大、丰富的含氧官能团等优良特性,是纳米材料领域研究的热点,在航空航天、医药、新能源和生物传感器等领域应用广阔。近年来,氧化石墨烯在现代农业技术领域也得到了广泛的关注和应用,为现代农业的可持续性发展带来新的机遇和挑战。综述了国内外关于氧化石墨烯在农业领域的应用研究进展,包括对农作物生长发育（种子萌发、枝叶生长、根系生长）、提高农作物抗逆性能、产量和品质、开发具有缓控释功能的氧化石墨烯基肥料,实现提高肥料利用率和降低环境风险的功效;作为农药载体及增效剂用于农作物病虫害防控,达到缓控释放、高效利用的目的 ; 探讨氧化石墨烯作为吸附剂或降解细菌固定剂来修复受污染土壤的效果,为污染土壤修复提供新技术、新方法;介绍了氧化石墨烯作为高灵敏度的湿度传感器,可实现土壤墒情实时监测和无损监测植物生长状况;最后探讨了氧化石墨烯在农业领域的未来研究方向。目前,氧化石墨烯技术在农业中的应用仍处于初期阶段,尚不具备大规模商业化应用的条件。随着氧化石墨烯在农业领域的研究深入和应用范围的扩大,有望实现农业生产方式和技术的变革、实现资源高效利用、降低农业生产带来的环境危害,为推进绿色低碳农业的发展助力。     

芦丁在石墨烯修饰电极上的电化学行为及其灵敏检测

[目的]研究了芦丁在石墨烯修饰电极上的电化学行为及其测定方法。[方法]采用化学还原法,制备了氨基功能化的石墨烯,并用于构建灵敏的芦丁电化学传感器。采用循环伏安法和差分脉冲法,研究芦丁在该修饰电极上的电化学行为,并用差分脉冲法对芦丁进行检测。[结果]高比表面积和高导电性的石墨烯使芦丁在该传感器上表现出增强的电化学活性。电极反应动力学研究表明,芦丁在该修饰电极表面经历了一个受表面控制的准可逆过程。在最优试验条件下,芦丁的还原峰电流与其浓度在2×10-8～1×10-5 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为1.0×10-8mol/L。[结论]该修饰电极具有良好的选择性和稳定性,可实现实际样品中芦丁含量的灵敏检测。     

磁性氧化石墨烯的制备及其对沙门氏菌荧光探针的猝灭机理

为探讨磁性氧化石墨烯(Fe3O4/GO)对荧光的猝灭作用,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及傅里叶变换红外光谱(FT–IR)对化学共沉淀法制备的Fe3O4/GO和氧化石墨烯(GO)的结构进行对比表征,发现Fe3O4磁性纳米粒子负载在GO的表面,表明成功合成了Fe3O4/GO。以Fe3O4/GO为荧光猝灭剂,沙门氏菌荧光探针为荧光剂,通过荧光、紫外吸收光谱,结合Stern–Volmer方程及Lineweaver–Burk双倒数曲线方程,对其荧光猝灭机理进行初步分析,结果表明：Fe3O4/GO具有荧光猝灭作用,当Fe3O4/GO质量浓度为3.2×10?4 g/mL时,荧光猝灭率可达96.86%,其猝灭为静态猝灭;用Fe3O4/GO荧光探针复合物检测沙门氏菌DNA具有较好的选择性。     

基于FePz(dtn)4和纳米金固定辣根过氧化物酶生物传感器的研究

在玻碳电极上电沉积四(1,4-二噻英)四氮杂卟啉铁(FePz(dtn)4),将其作为电子媒介体与纳米金结合,利用纳米金的比表面积大,吸附能力强等优点固定辣根过氧化物酶,最后用聚乙烯缩丁醛包埋修饰好的电极,制备了过氧化氢传感器.采用循环伏安法考察了传感器的电化学特性,以-0.25V为工作电位,在pH=6.5,温度为25℃的最佳条件下,其峰电流值与H2O2浓度在3.5×10-6～7.35×10-3mol/L成良好的线性关系,检测下限为1.0×10-6mol/L(S/N=3).该传感器有非常好的稳定性,响应较快、灵敏度较高,且具有良好的选择性.     

聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的制备及其对染料的吸附性能

[目的]研究复合材料对染料的吸附性能。[方法]以改进Hummer法制备氧化石墨烯,通过动态界面聚合工艺制备聚苯胺-氧化石墨烯复合材料,并对模拟环境中不同污染性染料进行吸附性能研究。[结果]聚苯胺-氧化石墨烯能显著提高染料的吸附容量和吸附效率,当聚苯胺-氧化石墨烯的用量为1.2 g/L,溶液pH为4,吸附时间为50 min时,对铬黑T的吸附率可达94.04%。相同条件下,复合后的材料吸附性能提高了15%。3种不同染料中,对甲基橙的吸附效果最好。[结论]聚苯胺-氧化石墨烯可用作污水中染料的吸附剂。     

蔗渣基吸附剂的制备及其对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

以农林生物质资源中的蔗渣为基体,支化聚乙烯亚胺为功能试剂,通过环氧氯丙烷交联的方法制备蔗渣基Cr(Ⅵ)吸附剂.通过FTIR、EA、TG和SEM表征了材料的化学结构和微观结构.所制备的蔗渣基Cr(Ⅵ)吸附剂的氨基密度为12.29 mmol/g,对Cr(VI)的吸附性能良好,其最大吸附容量为167.1 mg/g,50 min达到吸附平衡.该研究为农林废弃物的二次利用提供了新的方法.     

基于纳米材料电化学免疫传感器检测禽呼肠孤病毒研究

【目的】构建一种用于检测禽呼肠孤病毒(ARV)的新型电化学免疫传感器。【方法】将石墨烯(G)和甲壳胺(Chi)分散在乙酸溶液中得到均匀的混合物后,加入HAuCl4溶液于80℃还原成金纳米粒子（AuNPs）,得到石墨烯-甲壳胺-金纳米粒子(G-Chi-AuNPs)纳米复合物。将石墨烯(G)和甲壳胺(Chi)分散在乙酸溶液中得到均匀的混合物后,先加入AgNO3溶液于80℃还原成银纳米粒子（AgNPs）,再加入禽呼肠孤病毒单克隆抗体(ARV-MAb),得到石墨烯-甲壳胺-银纳米粒子-禽呼肠孤病毒单克隆抗体（G-Chi-AgNPs-ARV-MAb）纳米复合物。将G-Chi- AuNPs纳米复合物修饰金电极作为传感器平台,固定待检测样品,然后加入G-Chi-AgNPs-ARV-MAb纳米复合物,并对G-Chi-AgNPs-ARV-MAb纳米复合物的孵育时间进行优化,构建了ARV电化学免疫传感器。使用构建的ARV电化学免疫传感器,对禽流感（H5N1、H3N6和H9N2亚型）、新城疫病毒（NDV）、喉气管炎病毒（LTV）、传染性支气管炎病毒（IBV）和传染性法氏囊病毒(IBDV)进行检测,以确定ARV电化学免疫传感器的特异性。使用构建的ARV电化学免疫传感器,对106.5-100.5 TCID50/mL的病毒进行检测,以确定ARV电化学免疫传感器的敏感性试验。使用构建的ARV电化学免疫传感器,对临床样品进行检测,其确定ARV电化学免疫传感器的实用性。【结果】所建立的ARV电化学免疫传感器,G-Chi-AgNPs-ARV-MAb纳米复合物的最佳孵育时间为40 min。当检测的样品为阳性时,ARV与ARV-MAb特异结合,G-Chi-AgNPs-ARV-MAb纳米复合物被固定到电极的表面使其线性伏安曲线出现AgNPs的氧化峰;当检测样品为阴性时,其线性伏安曲线不出现AgNPs的氧化峰。特异性结果表明,所建立的方法仅对ARV的检测为阳性（出现AgNPs的氧化峰）,而对非目标禽流感（H5N1、H3N6和H9N2亚型）、NDV、LTV、IBV和 IBDV的检测为阴性（不出现AgNPs的氧化峰）。敏感性结果表明,所构建的ARV电化学免疫传感器,具有很高的敏感性,对ARV检测的敏感性达101.5 TCID50/mL。使用建立的ARV电化学免疫传感器对22份临床样品进行检测,结果与病毒分离方法相符。【结论】所建立的ARV电化学免疫传感器,具有特异性强、敏感度高及快速的特点,为有效检测诊断禽呼肠孤病毒提供了一种新的快速检测诊断技术。     

黏土矿物胶体对氧化石墨烯和As（Ⅴ）在多孔介质中迁移的影响

为探究不移动的黏土矿物胶体对氧化石墨烯与砷在多孔介质中迁移的作用,通过一系列柱试验研究了氧化石墨烯(GO)、As(Ⅴ)和GO-As(Ⅴ)混合液在不同黏土矿物胶体(高岭石胶体和蒙脱石胶体)、pH、离子强度(IS)和流速下的迁移行为。结果表明,流速的增大会增加GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率;离子强度的增加降低了GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率;增加pH也会增加GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率。此外,相比单独迁移,GO-As(Ⅴ)协同迁移中GO和As(Ⅴ)的迁移率均有增加。不移动的蒙脱石胶体相比于高岭石胶体对GO和As(Ⅴ)的阻滞能力更强,可能是蒙脱石层间存在的阳离子提供了较高岭石更多的正电荷。     

离子液体/石墨烯修饰玻碳电极快速检测辣椒粉中苏丹红Ⅰ

制备了离子液体/石墨烯修饰玻碳电极(IL-GR/GCE),用线性扫描伏安法研究了苏丹红Ⅰ在IL-GR/GCE的电化学行为,并对辣椒粉中苏丹红Ⅰ的含量进行测定。试验结果表明,苏丹红Ⅰ在IL-GR/GCE上出现了1个氧化峰,苏丹红Ⅰ浓度在10~65μmol/L范围内,线性扫描伏安法的氧化峰电流与苏丹红Ⅰ浓度呈良好的线性关系,检出限为2μmol/L。该电化学方法简便、快捷、灵敏度高,可用于检测辣椒粉中苏丹红Ⅰ的含量。