L半胱氨酸还原氧化石墨烯的研究
化学还原法制备石墨烯的研究进展
化学还原法制备石墨烯的研究进展王闪闪;王全杰;曲家乐【摘要】石墨烯(Graphene)是当前纳米材料领域研究的热点,而化学还原法则是大规模制备石墨烯的首选.本文综述了近几年来还原氧化石墨烯制备石墨烯的还原剂种类及性能,并对此法制得石墨烯的特性进行对比,阐述不同还原剂的优点.【期刊名称】《西部皮革》【年(卷),期】2013(035)002【总页数】5页(P29-33)【关键词】石墨烯;氧化石墨烯;还原剂【作者】王闪闪;王全杰;曲家乐【作者单位】烟台大学化学化工学院,山东烟台264005;烟台大学化学化工学院,山东烟台264005;国家制革技术研究推广中心,山东烟台264005;陕西科技大学资源与环境学院,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TB3831 引言随着社会迅速发展和人们生活品质的日益提高，对材料的要求越来越高，于是对新型材料的研究也越来越受到世界各国研究人员的重视。
新型材料具备传统材料所不能比拟的优异性能，如刚性好，耐高温，抗氧化，抗疲劳，生物相容性好等。
新型碳材料作为新型材料的新星更是引起了世界各国研究人员的极大兴趣。
2004年，英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地从石墨中分离出石墨烯。
至此三维的石墨，二维的石墨烯，一维的碳纳米管与零维的富勒烯组成了完整的碳系家族。
这不仅使碳系家族更加丰富，而且掀起了研究石墨烯和氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）的热潮。
石墨烯具备众多优异的性能，如导热性、导电性、透光性及优良的力学性能，堪称世上最薄、最坚硬的纳米材料。
近年来，研究人员利用多种方法开展了石墨烯的制备工作，主要包括化学剥离法、金属表面外延法、SiC表面石墨化法和化学还原法等[1]。
目前应用最广泛的合成方法是化学还原法。
石墨烯在氧化的过程中会引入一些化学基团，如羧基（-COOH）、羟基（-OH）、羰基（-C=O）和环氧基（-C-O-C）等，这些基团的生成改变了C-C之间的结合方式，导致氧化石墨烯的导电性急剧下降，并且使具有的各种优异性能也随之消失。
L-半胱氨酸改性氧化石墨烯去除水中Hg(Ⅱ)
第50卷第4期2021年4月应用化工Applied Chemical IndustryVol.50No.4Apr.2021半胱氨酸改性氧化石墨烯去除水中H g(n)赵博涵蔦林海英▽，冯庆革i,朱奕帆i,廖玉莲i(1•广西大学资源环境与材料学院广西高校环境保护重点实验室,广西南宁530004；2.广西博世科环保科技股份有限公司，广西南宁530007)摘要:通过简单一步合成法，以L-半胱氨酸(L-Cysteine)作为改性剂,合成了工业级半胱氨酸功能化氧化石墨烯吸附剂L-Cyslein e-G0o考察了不同条件下L-Cysleine-GO对Hg(H)吸附性能的变化，如pH、吸附剂投加量、接触时间等;通过FTIR、拉曼光谱和SEM等表征手段,以探究该材料的吸附性能及机理。
实验结果表明，当初始Hg(fl)浓度为200mg/L、pH为7、投加量为1g/L、吸附时间为60min、温度为25t时,最大吸附量为160.71mg/g。
准二级动力学、Freundlich模型与微观表征结果提示吸附机理为疏基等官能团对Hg(D)的化学键合、材料对汞的静电吸附作用，主要为多层化学吸附。
关键词:氧化石墨烯;水中Hg(I)的去除;L-半胱氨酸改性;一步合成法;吸附机理解析中图分类号:TQ424文献标识码:A文章编号：1671-3206(2021)04-0991-06Removal of Hg(U)from water by L-Cysteinemodified graphene oxideZHAO Bo-han,UN Hai-ying1'2,FENG Qing-ge,ZHU Yi-fan,UA0Yu-lian(1.Key Laboratory of Environmental Protection,College of Resources,Environment and Materials,Guangxi University,Nanning 530004,China；2.Guangxi Bossco Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Nanning530007,China)Abstract:Graphene oxide modified with L-Cysteine(L-Cysteine-GO)was prepared by one-step synthesis with L-Cysteine as the modifying agent.The adsorption performance of L-Cysteine-GO on Hg(U)was investigated at different factors such as pH,the dosage of material and contact time.FTIR,Raman spectroscopy and SEM were used to investigate the adsorption properties and mechanism of the materials.The results showed that the maximum adsorption capacity was160.71mg/g when the material was added into initial concentration of200mg/L at pH7,at25弋with the dosage of1g/L in60min.With combination of pseudo-second order kinetics,Freundlich model and material microstructure,it was suggested that the adsorption process can described to the chemical bonding of sulfhydryl groups and Hg(H),electrostatic adsorption between material and Hg(U),which was dominantly controlled by the multi-layer chemical adsorption.Key words:graphene oxide；removal of Hg(H)in water；L-Cysteine modification；one-step synthesis；adsorption mechanism identification现代化工、燃煤、氯碱和混汞炼金等行业所产生的重金属汞污染⑴，因其可对人体产生较高的毒性,导致神经、大脑和肾脏的接触性损害,而备受关注3〕。
石墨烯氧化还原反应的研究及其在传感器领域中的应用
石墨烯氧化还原反应的研究及其在传感器领域中的应用石墨烯是一种由碳原子构成的单层平面晶体结构，其独特的物理化学性质使得其在各种领域中得到广泛应用。
其中，石墨烯的氧化还原反应尤其引人关注，这是因为通过对石墨烯进行氧化还原反应可以对其性质进行调控，从而实现对石墨烯的功能化和应用。
一、石墨烯氧化还原反应的研究石墨烯的氧化还原反应是指将石墨烯表面的一些碳原子氧化为羧酸或酮基等官能团，并在适当的条件下还原这些氧化官能团，使其恢复到原来的状态。
这种反应可以通过化学方法和电化学方法进行。
1.化学方法化学方法主要是采用氧化剂进行氧化反应，然后使用还原剂将已经被氧化的石墨烯进行还原。
常用的氧化剂包括硫酸、铬酸和硝酸等，还原剂则包括氢气、氨、水和氢氧化钠等。
2.电化学方法电化学方法主要是通过在空气中施加电场，使得石墨烯表面的一些碳原子被氧化为氧化物，然后通过电还原的方法将其还原为石墨烯。
这种方法可以通过电化学还原和电化学氧化进行。
二、石墨烯氧化还原反应在传感器领域中的应用石墨烯氧化还原反应在传感器领域中的应用较为广泛，主要是利用其表面的氧化还原反应来实现对物质的检测。
1.气体传感器石墨烯氧化还原反应可以通过对石墨烯表面反应的氧化物进行还原，来实现对空气中某些气体成分的检测。
例如，可以通过在石墨烯与其他金属组成的传感器中，来实现对一氧化碳、二氧化碳、氧气和氮气等气体成分的检测。
2.生物传感器生物传感器是指利用生物分子对某些化学物质的特异性识别，来实现对该化学物质的检测。
石墨烯氧化还原反应可以将一些化学物质的结构调控成为生物分子所能识别的结构，从而实现对生物分子的检测。
例如，可以利用石墨烯与DNA相互作用的性质，在石墨烯与DNA组成的传感器中，任意调控DNA的序列和结构，就可以实现对DNA特异性序列的检测。
3.光学传感器石墨烯氧化还原反应可以通过调控其表面的光学性质，来实现对光学信号的检测。
例如，可以将石墨烯与不同的分子组成复合体，利用其表面等离子激元共振现象，达到检测物质浓度的效果。
氧化石墨烯研究报告
氧化石墨烯研究报告氧化石墨烯是一种具有巨大潜力的材料，吸引了广泛的研究兴趣。
在过去的几十年中，科学家们对氧化石墨烯进行了广泛的研究，并发现了它在各种领域的应用。
本文将探讨氧化石墨烯的性质、制备方法和应用领域。
首先，我们来了解一下氧化石墨烯的性质。
氧化石墨烯是由碳原子组成的二维材料。
它的结构类似于石墨，但表面上覆盖了一层氧原子。
这层氧原子赋予了氧化石墨烯独特的化学和物理性质。
与其他碳材料相比，氧化石墨烯具有较高的化学稳定性和机械强度。
此外，由于其二维结构和大的比表面积，氧化石墨烯还表现出优异的电子、光学和热学性质。
接下来，我们探讨一下氧化石墨烯的制备方法。
目前，有几种方法可以制备氧化石墨烯，包括化学氧化法、热氧化法和电化学氧化法。
化学氧化法是最常用的方法之一，其原理是将石墨与强氧化剂（如硫酸、硝酸等）反应，使石墨表面覆盖一层氧化层。
热氧化法则是将石墨加热至高温，使其表面氧化。
电化学氧化法是将石墨浸泡在氧化溶液中，通过电流作用使其表面氧化。
这些方法可以根据需要选择合适的制备方法。
最后，我们来看一下氧化石墨烯的应用领域。
由于其独特的性质，氧化石墨烯在许多领域都有广泛的应用。
其中最重要的一项是能源领域。
氧化石墨烯作为电极材料，可以显著提高电池和超级电容器的性能。
此外，氧化石墨烯还可以用作光伏材料，用于太阳能电池的制备。
此外，氧化石墨烯还可以用于传感器、催化剂、储氢材料等领域。
除了能源领域，氧化石墨烯在生物医学和环境污染治理领域也显示出极大的潜力。
由于其高的比表面积和良好的生物相容性，氧化石墨烯可以用于制备生物传感器和药物传输系统。
此外，氧化石墨烯还可以用于水和空气净化，用于去除有害物质和污染物。
综上所述，氧化石墨烯是一种具有许多优秀性质的材料，在能源、生物医学、环境污染治理等领域具有广泛的应用前景。
随着对氧化石墨烯的研究进一步深入，相信它的应用领域将会不断扩大，为人类社会带来更多好处。
希望今后的研究能够进一步探索氧化石墨烯的性质和应用，推动其在各个领域的发展。
氧化石墨烯研究报告
氧化石墨烯研究报告氧化石墨烯是一种功能极为重要的材料，也是石墨烯的一种衍生物。
近年来，随着石墨烯的研究不断深入，对氧化石墨烯的研究也日益深入，其在生物、化学和材料等领域都有着广泛的应用。
本文将对氧化石墨烯的研究进行介绍和总结，以期更好的了解该材料的性质及其应用前景。
一、氧化石墨烯的定义氧化石墨烯是指在石墨烯表面上加入氧原子而形成的一种物质。
不同于石墨烯的单层二维结构，氧化石墨烯因其在石墨烯表面上增加了许多的官能基团，从而使得其结构变得更加复杂而多样化。
由于多种官能团的加入，氧化石墨烯的氧含量也随之显著提升，并且其在化学和光学等性质上都表现出了极为丰富的特性。
二、氧化石墨烯的研究进展自从2004年诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆在石墨烯的发现之后，氧化石墨烯的研究也在世界范围内快速展开。
目前，氧化石墨烯的研究主要涉及到其制备、性质及其应用。
以下将分别从这三个方面来讲述其最新研究进展。
1.氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备有多种方法，目前最为流行的是化学还原法、热氧化还原法和电化学氧化法。
其中，化学还原法具有制备简单、工艺易操作等优点，因此最受科研人员的欢迎。
最新研究表明，通过改变还原体系的 pH 值和掺杂元素等条件，可以调控氧化石墨烯的官能团类型、含量和空位缺陷等结构性质，从而获得更加符合特定应用场景需求的氧化石墨烯材料。
2.氧化石墨烯的性质氧化石墨烯的性质在很大程度上决定了其应用前景，因此其性质的研究也是研究者们的主要关注点之一。
最新研究表明，氧化石墨烯与普通石墨烯相比，具有更强的化学反应性和吸附性。
在氧和气体分子的吸附方面，氧化石墨烯表现出了优异的性能，可应用于气体传感器和环境污染监控等领域。
同时，由于氧化石墨烯表面氧含量的增加，官能基团的引入也大大提高了其材料与其他材料间的相容性，为其在催化、分离等领域的应用奠定了基础。
3.氧化石墨烯的应用氧化石墨烯在生物、化学和材料等领域均有广泛的应用前景。
氧化石墨烯还原方法研究进展
无定形碳化物薄膜转化法[45]、氧 化 石 墨 烯 （graphene oxide, GO）溶液还原法 及 [4-10,19-21,46-55] 有机合成法[56]等。 其中，GO 溶液还原法具有成本低、产率高和可批量 生产等特点，有望成为规模化制备 GNS 的有效途径 之一[4-10]。 本文概括的 GO 的还原方法主要包括：还 原 剂 还 原 法 （ 所 用 还 原 剂 包 括 水 合 肼 [4-6]、 二 甲 基 肼 [7]、酚 类[8]、硼 氢 化 钠[9-10]、含 硫 化 合 物[19]、醇 类[57]等 ）、 热 还 原 法 [24]和 其 他 方 法 （ 包 括 紫 外 辐 照 还 原 法 [21]、 电 化学还原法 [59] 等）。 评述了 GO 还原产物（reduced GO, RGO）的有效表征方法，并在综合分析前人文献 成果的基础上，通过对比样品含氧量的数值大小对 GO、RGO、GNS 进行了有效区分。
近年来，一些研究人员利用含硫化合物做还原 剂来制取 RGO，发现含硫化合物具有很好的还原性 能。 还原产物中的含氧量比较低，并且易稳定分散 在溶液中。 Chen 等[19]将一些含硫化合物水溶液用作 还 原 GO 的 还 原 剂 。 实 验 发 现 Na2S, Na2SO3 和 Na2S2O3 的还原性均没有 NaHSO3 的好[61]。 另外，SO2 气体也可以被用作还原 GO 的还原剂。
原 法 等 ，并 对 这 些 还 原 方 法 可 能 存 在 的 问 题 进 行 了 分 析 ；评 述 了 当 前 还 原 氧 化 石 墨 烯 （RGO）的 常 用 表 征 方 法 ， 如 原 子 力 显 微 镜
（AFM）、拉曼光谱（RS）、X 射线光电能谱（XPS）、红外（IR）光谱、X 射 线 衍 射 （XRD）等 测 试 技 术 。 针 对 当 前 GO、RGO 及 石 墨 烯
电化学还原的氧化石墨烯修饰电极检测L_色氨酸_李春香
２． ２ Ｌ － 色氨酸在修饰电极上的电化学行为 ） 。在 Ｇ 用循环伏安法研究了 Ｌ 图３ Ｃ Ｅ 上， Ｌ － 色氨酸在不同电极上的电化学行为 （ － 色氨酸氧化峰出现 ） 。 在 ＧＯ ／ ） 。 这表明氧化石 在 ＋０ 曲线 ｂ 其峰电流降低 ， 但峰电位负向移动 ３ 曲线 ａ ． ７ ０Ｖ（ Ｇ Ｃ Ｅ 上， ０ｍＶ（ 墨烯的独特结构对 Ｌ 但 由 于 氧 化 石 墨 烯 导 电 性 差， 致 使 峰 电 流 反 倒 降 低。 － 色氨酸的 氧 化 存 在 催 化 作 用 ， ／ 与上述两种电极相比 ， 在Ｅ 其峰电流分别增大 ７ Ｒ ＧＯ Ｇ Ｃ Ｅ 上， Ｌ ． １倍 － 色氨酸的伏安响应得到显著提高 ， ） ， 峰电位负移至 ＋０ 曲线 ｃ 这表明电化学还原的氧化 石 墨 烯 能 高 效 催 化 氧 化 Ｌ 和８ ． ９倍， ． ６ ２Ｖ（ －色 氨 酸 。 这是因为氧化石墨烯电化学还原后 ， 其导电性能显著提高 ， 同时又具有大的 比 表 面 积 ， 不仅能有效富集更 多的目标分析物 ， 而且在它的有效活性 位 点 的 作 用 下 能 使 电 子 得 到 快 速 传 递 ， 从而大大提高检测的灵敏 度 。 此外 ， 实验还发现 ， 背景电流也显著增大 ； 反向扫描 Ｌ 没有出现相应的还原峰 ， 这 说明 － 色氨酸溶液时 ， 该行为是一不可逆的氧化过程 。 用循环伏安法研究了 Ｌ 随 着 扫 速 的 增 加， 氧化峰电流增 － 色氨酸的峰 电 流 与 扫 速 的 关 系 。 实 验 发 现 ， ， 。 ／ ， 大 氧化峰电位正移 在 １ 线性方程为 ： ０～１ ５ ０ｍＶ ｓ扫速范围内 氧化峰电流与扫速呈良好的线性关系 ， ／ ） （ ） ， 这表 明 Ｌ ｉ Ａ） ＝－１ ． ７ ４ ５ ８－０ ． ０ ７ ２ １ １ ｖ（ ｍＶ ｓ ｒ＝０ ． ９ ９ ６ －色 氨 酸 在 该 修 饰 电 极 上 的 氧 化 过 程 为 吸 附 ａ（ ｐ μ 控制过程 。 ２． ３ ｐ Ｈ 的影响 ／ 考察了 Ｌ 在ｐ Ｒ ＧＯ Ｇ Ｃ Ｅ 表面的响应性能与 ｐ ． ０～９ ． ０ 范围 Ｈ 的关系 。 实验发现 ， Ｈ 于３ － 色氨酸在 Ｅ 在５ 而后随 ｐ 内变化时 ， Ｌ Ｈ 的增大而增大 ， ． ５～６ ． ５ 之间有最佳响应 ， Ｈ 的增 大而 － 色氨酸氧化峰电流随 ｐ 峰电流降低 ； 同时 ， 峰电位随 ｐ 氧化峰电位与 ｐ Ｈ 的增大而负向移动 。 在 ３ ． ０～９ ． ０的 ｐ Ｈ 范围 ， Ｈ 呈 良好 ２ ３ ２
氧化石墨烯化学反应的研究
氧化石墨烯化学反应的研究随着现代科技的不断进步，石墨烯作为一种前沿的材料，备受人们的关注。
石墨烯具有巨大的潜能，其物理和化学性质的调控对于发展新型高性能器件和材料有着极为重要的作用。
而氧化石墨烯则是石墨烯的一种重要衍生物质，其化学反应的研究对于石墨烯基材料的开发具有十分重要的意义。
本文旨在探讨氧化石墨烯化学反应的研究现状。
一、氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯的制备是石墨烯研究中的重要工作之一。
当前，最为广泛的制备方法就是Hummers法和Brodie法。
Hummers法是通过氧化石墨烯的“氧沟化”制备氧化石墨烯，其制备流程相对简单，但是存在废弃产物对环境造成的污染和降解石墨烯的问题。
Brodie 法是通过硝酸与硫酸的混合酸对石墨进行氧化制备氧化石墨烯，其过程中不存在石墨烯层的损失，制备的氧化石墨烯层次清晰，但是制备工艺复杂，耗时长，且具有伴随着强酸的高危化学反应。
二、氧化石墨烯化学反应的研究现状氧化石墨烯的化学反应不仅涉及到实验方法的改进，还涉及到其应用产物的开发和应用。
下文将从反应机理和应用方面阐述氧化石墨烯化学反应的研究现状。
1. 氧化石墨烯还原反应氧化石墨烯的还原反应是一种常见的化学反应，是将含氧官能团还原回石墨烯结构的一种方法。
还原方法包括热还原、化学还原等，其中化学还原主要是利用强还原剂如亚砜、氢气、碱金属等的还原作用，可还原氧化石墨烯结构中的氧、羧酸乙酯、羰基等含氧官能团。
研究表明，化学还原方法在保持石墨烯结构完整性的同时，还可以控制氧化石墨烯的电学特性、热学特性、机械性能等性质的改变，为氧化石墨烯在电子器件、储能器件、传感器等领域的应用提供了一种有效的途径。
2. 氧化石墨烯功能化反应氧化石墨烯的化学功能化改性是对氧化石墨烯进行官能团化的一种常见方式。
常见的功能化反应有酰化反应、烷基化反应、环氧化反应等。
功能化的氧化石墨烯可以为其具有很好的生物相容性、可溶性、药物传输、催化剂等一系列应用提供可能。
聚L-半胱氨酸和还原氧化石墨烯负载纳米银修饰的玻碳电极及其应用[
专利名称：聚L-半胱氨酸和还原氧化石墨烯负载纳米银修饰的玻碳电极及其应用
专利类型：发明专利
发明人：毛烨炫,张西亚,刘亮,李倩,李家寅
申请号：CN202010578797.9
申请日：20200623
公开号：CN111707719A
公开日：
20200925
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属动物性食品中氯霉素残留检测技术领域，公开了一种聚L‑半胱氨酸和还原氧化石墨烯负载纳米银修饰的玻碳电极及利用该电极检测氯霉素的方法。
其通过如以下步骤制备而成：将还原氧化石墨烯负载纳米银经超声至分散均匀得到还原氧化石墨烯负载纳米银溶液；将其滴涂在处理过的裸玻碳电极的表面并干燥，将得到的还原氧化石墨烯负载纳米银修饰玻碳电极置于L‑半胱氨酸水溶液中进行循环伏安扫描聚合，获得聚L‑半胱氨酸和还原氧化石墨烯负载纳米银修饰的玻碳电极。
该电极可以提高氯霉素的响应信号，提高对氯霉素检测的可靠性，实现对动物性食品中氯霉素残留量的定性或定量检测。
申请人：河南农业大学
地址：450002 河南省郑州市金水区文化路95号
国籍：CN
代理机构：郑州联科专利事务所(普通合伙)
代理人：杨海霞
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石墨烯-铜纳米粒子修饰电极电化学检测L -半胱氨酸
石墨烯-铜纳米粒子修饰电极电化学检测L -半胱氨酸作者：程原生刘敏吴锁柱来源：《农产品加工·上》2018年第04期摘要：研究建立一种电化学检测L -半胱氨酸的新方法。
首先，用两步电沉积法制备石墨烯-铜纳米粒子修饰电极;然后，以此电极为工作电极，考查缓冲液pH值对L -半胱氨酸测定影响，进一步研究该电极对L -半胱氨酸的响应性能。
随着L -半胱氨酸浓度增大，测得其氧化峰电流值逐渐增大，检测范围为0～0.027 mol/L，检出限为2×10-8 mol/L，响应时间为4～5 s。
建立的方法具有检测范围宽、检出限低、分析速度快、重现性好、选择性高等优点。
关键词：石墨烯;铜纳米粒子;修饰电极;电化学检测;L -半胱氨酸中图分类号：R96 ; ; 文献标志码：A ; ; doi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2018.04.018 Graphene-copper Nanoparticles Modified Electrode forElectrochemical Testing of L-cysteineCHENG Yuansheng1，LIU Min2，*WU Suozhu2（1. Experimental and Teaching Centre，Shanxi Agricultural University，Jinzhong，Shanxi 030801，China;2. College of Food Science and Engineering，Shanxi Agricultural University，Jinzhong，Shanxi 030801，China）Abstract：A new method was developed for electrochemical testing of L-cysteine. First，the graphene-copper nanoparticles modified electrode was fabricated by two-step electrodeposition. Usingthe modified electrode as the working electrode，the effect of buffer pH on the testing of L-cysteinewas studied. Finally，the analytical performances of the modified electrode for testing of L-cysteine was investigated under the optimal conditions. Our results displayed that the oxidation peak current of L-cysteine gradually increased with the increase of its concentration. The detection range was 0～0.027 mol/L with detection limit of 2×10-8 mol/L and the response time of 4～5 s. The developed method had the advantages of wide response range，low detection limit，fast response，good reproducibility，high selectivity，etc.Key words：graphene;copper nanoparticles;modified electrode;electrochemical testing;L-cysteine0 ; 引言L -半胱氨酸是生物体内一种常见的氨基酸，可参与生物体内许多重要的生化反应，如参与谷胱甘肽的合成及细胞还原过程，具有抗氧化、抗衰老、解毒等功能[1]。
一种L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料的制备方法[发明专利]
![一种L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b3dbfa618762caaedc33d43e.png)
专利名称：一种L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料的制备方法专利类型：发明专利
发明人：胡献刚,刘琦,周启星,陈玉明
申请号：CN201410170050.4
申请日：20140425
公开号：CN103961343A
公开日：
20140806
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料的制备方法，步骤如下：1）将氧化石墨烯加入纯净水中得到氧化石墨烯悬浮液；2）加入1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐得到混合液并进行活化反应，活化反应时间为1h；3）加入L-半胱氨酸，反应12h，然后用0.22um的超滤膜过滤，将所得固体物在-50℃下冷冻干燥即可。
所制备的L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料用于降低斑马鱼胚胎的染砷毒性。
本发明的优点是：该L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料的制备方法工艺简单、易于实施，用于降低斑马鱼胚胎染砷毒性实验，可使斑马鱼胚胎的畸形率降低15%。
申请人：南开大学
地址：300071 天津市南开区卫津路94号
国籍：CN
代理机构：天津佳盟知识产权代理有限公司
代理人：侯力
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氧化石墨烯的还原研究进展
氧化石墨烯的还原研究进展
蒋伟
【期刊名称】《安徽化工》
【年(卷),期】2023(49)1
【摘要】化学剥离法是石墨烯制备方法中一种比较重要的方法,相对于其他方法,此法成本较低,并可以制备大量样品,但是化学法首先制备的是氧化石墨烯,由于氧化的步骤引入了一些含氧官能团,破坏了石墨烯的结构,严重影响了石墨烯的性能及应用,因此氧化石墨烯的还原非常必要。
对目前氧化石墨烯的还原方法进行了总结,并对氧化石墨烯的还原作了展望。
【总页数】5页(P39-43)
【作者】蒋伟
【作者单位】山东铝业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ127
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８０＂Ｃ开始失重，此时可能是样品中自由水的脱除，在约２３０℃ 时，其明显质量损失为ＧＯ中不稳定的含氧基团分解，并释 放出ＣＯ、Ｃ（）２、Ｈ。Ｏ等小分子所致。同时，如图２（ｂ）所示，还 原后的氧化石墨烯在２３０Ｃ时没有明显变化，表明大部分含 氧基团已被脱除。
１．４分析测试
采用ＸＲＤ（ＣｕＫａ，ＢＲＵＫＥＲ／ＡＸＳ公司Ｄ８ＡＤＶＡＮＣＥ） 对氧化石墨和还原石墨烯进行测试；对化学还原处理前后的 氧化石墨烯进行红外光谱对比（美国ＴｈｅｒｍＮｉｃｏｌｅｔ ＩＲ２００） 和热重一差热扫描仪（ＴＧＤＳＣ）分析（加热速率５℃／ｍｉｎ，Ｎ： 保护，ＳＴＡ４０９ＰＣ ｌｕｘｘ，Ｎｅｔｚｓｃｈ，德国）；采用高分辨透射电子 显微镜（ＪＥＭ２０１０型，日本）观察还原石墨烯形貌；采用四探 针电阻测试仪测定还原氧化石墨烯薄膜的导电性（钨针间距 ｌｍｍ，中国同创ＳＺＴ＿２）。
李永锋：男，１９８２年生，博士研究生Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｏｃｓｊｎ＠１６３．ｃｏｍ杨永岗：通讯作者，研究员，博导Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｙｇ＠ｓｘｉｃｃ．ａｃ．ｃｎ
万方数据
Ｌ＿半胱氨酸还原氧化石墨烯的研究／李永锋等
最后将其真空干燥即得到氧化石墨。 １．２氧化石墨烯悬浮液的制备 将氧化石墨研碎，在水中配制ｌｍｇ／ｍＬ悬浮液ｌＯＯｍＬ， 超声处理３０ｍｉｎ后将悬浮液离心，除去其中少量杂质，得到 均质稳定的氧化石墨烯胶状悬浮液。 １．３还原石墨烯及其薄膜的制备 将０．３９ Ｌ－半胱氨酸加入至５０ｍＬ ｌｍｇ／ｍＩ，氧化石墨烯 悬浮液中，超声１０ｍｉｎ，以使Ｌ－半胱氨酸溶解并均匀分散，然 后将此混合溶液转移至回流装置中于９５℃反应１０ｈ。反应 结束后过滤，用去离子水洗涤滤饼数次，再将固体产物转移 到乙醇溶液中超声分散，即可得到稳定的还原石墨烯乙醇溶 液。采用微孔滤膜（醋酸纤维酯，Ｄ一５０ｍｍ，孔径０．２２ｐｍ）真 空抽滤４０ｍＩ。还原石墨烯乙醇溶液制得还原石墨烯薄膜，最 后置于４０。Ｃ真空烘箱中干燥２４ｈ。采用四探针电阻测试仪 测定上述薄膜的导电率，测３次，取平均值。
ｏｘｉｄｅ）价格低廉，原料易得［１］，有望作为超级纳米材料
广泛应用于电子、光电、电容器和传感器领域［２．４］。 石墨烯的制备大体可分为物理方法和化学方法，其中微 机械剥离法费时费力，难以精确控制，重复性较差，难以大规 模制备。目前应用最广泛的合成方法为氧化还原法，即先将 石墨氧化分散（借助超声、高速离心）到水或有机溶剂中形成 稳定均相的溶胶，再用还原剂还原得到单层或多层石墨烯。 近年来，研究者广泛使用化学还原剂如水合肼［５］、硼氢化 钠哺］、苯肼［７３等还原氧化石墨烯，但这些还原剂具有毒性，对 环境和人类带来很多负面影响。近来，有研究者开始用环境 友好型如抗坏血酸［８］、还原性糖［９］、铝粉［１阳等还原剂还原氧
９５℃进行回流反应后得到还原氧化石墨烯。采用Ｘ射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和热重一差热扫描仪等探讨 氧化石墨烯还原前后的结构与性能变化。结果表明，Ｌ＿半胱氨酸能有效还原氧化石墨烯，且还原后的氧化石墨烯在 乙醇申有较好的分散性，其所帝ｊ薄膜的导电率为５００Ｓ／ｍ。由此法制备的石墨烯有望广泛应用于电子、光电、电容器 和传感器等器件中。 关键词 氧化石墨石墨烯Ｌ－半胱氨酸还原 文献标识码：Ａ
ｕｐ ｔｏ
ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｐａｃｉｔｏｒｓ，ｓｅｎｓｏｒｓ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
５００Ｓ／ｍ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｅｘｐｅｃｔｅｄ
ｔｏ
ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｃａ—
图２
Ｆｉｇ．２
ＧＯ（ａ）和ＲＧｏ（ｂ）的ＴＧ曲线图
Ｔｈｅ ＴＧ
ＣｌｌｒＶｅｓ
ｏｆ
ＧＯ（ａ）ａｎｄ ＲＧＯ（ｂ）
图３为ＣＯ（ａ）和ＲＧＯ（ｂ）粉末的ＸＲＤ曲线图。由图３ 可知，Ｇ（）在衍射角２０－－－－１０．７６７。（（００２）晶面）处有很高的峰 值。根据布拉格方程可知，ＧＯ的层间距ｄ一０．８３２ｎｍ，明显 高于石墨的０．３３４ｎｍ，可归因于石墨烯单片间（石墨层间距 ｄ＝０．３３５ｎｍ）引入含氧官能团膨胀所致。由ＲＧＯ图（图３ （ｂ））可以看出，衍射角２０＝１０．７６７。处的峰消失，证明Ｇ０得 到较好还原。
化石墨烯。 ＊国家“９７３”计划项目（２０１１ＣＢ６０５６００）
实验
１．１氧化石墨的合成
・采用Ｈｕｍｍｅｒｓ法制备氧化石墨［１１，１２］。在冰浴中，将 １０９石墨粉（质量分数大于９８％，天津）和５９硝酸钠与 ２３０ｍＬ浓硫酸混合均匀，搅拌中缓慢加入３０９ ＫＭｎ０４。将 其转移至３５。Ｃ水浴中反应３０ｒａｉｎ，再逐步加入４６０ｍＬ去离子 水。当温度升至９８℃后继续反应４０ｍｉｎ，混合物由棕褐色变 成亮黄色，进一步加水稀释，并用质量分数为３０％的Ｈ。０。 溶液处理，中和未反应的高锰酸，离心过滤并反复洗涤滤饼，
ａｓ ａ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ
ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｅ－
ＧＯ
ｃａｎ
ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｂｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ ｆｒｉｅｎｄｌｙ
ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｒｅａｇｅｎｔ．ＲＧｏ ｍａｄｅ ｂｙ ｔｈｉｓ ａｐｐｒｏａｃｈ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ｇｏｏｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎ ｅｔｈａｎｏｉ．ａｎｄ
９
㈣Ｍａｔｅｒ２３（３）ｚ１源自３ Ｔｈｅ ｒｉｓｅ ｏｆＧｄｍＡＫ，Ｎｏｖｍｄｏｖ Ｋｓ ２００７．６（３）：１８３
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４
Ｆｒ∞ｔｗ口ｄｍ…Ｉｎｄ啪雌ｔａＬ－ｓｉｌｌｇＬｅ
Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ／ｃｎｌ一１
原程度尚不够完全，仍保留部分基团导致其可在乙醇中稳定 分散。图５（ｂ）为真空抽滤ＲＧＯ乙醇悬浮液导电薄膜，由四 探针法测出导电率为５００Ｓ／ＩＴＩ，可能是由于Ｉ，半胱氨酸中分 解出的硫使氧化石墨烯中Ｃ－＠Ｃ、－Ｃ（Ｘ）Ｈ、一０Ｈ等基团发生
图１
Ｆｉｇ，．１
ＣＯ（ａ）和ＲＧＯ（ｂ）的红外光谱图 ｃ，Ｏ（ａ）ａｎｄ ＲＧＯ（ｂ）
ｔｉｏｎ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ａ ｓｔａｂｌｅ ｈｙｄｒｏｓｏｌ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏ）（ｉｄｅ ｓｈｅｅｔｓ（ＧＯ）．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ（ＲＧＯ）ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｌ－ｃｙｓｔｅｉｎｅ。ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｒｅｆｌｕｘｅｄ
Ｄ¨Ｕ．ＭａｎＢＭｕｌｌＨ，￥ｃｏｕＣｘｌｊｅ．Ｈ 嶂ｄｉ∞∞３；Ｄ帕ｏｆ
ｇｍｐｈｅ辑ｎａ．ｍＫｅｅｔｓ口１｝‰呲Ｎ，ｎｏ－ Ｙｏｒ嘲ｍｇ（扬隶岗）．
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Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｇｒａｐｈｉｔｅ ｏｘｉｄｅ ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｈｕｍｍｅｒｓ ｍｅｔｈｏｄ，ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｄｅｌａｍｉｎａ—
Ｔｈｅ ＦＦＩＲ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ
图２为Ｇ０（ａ）和ＲＧ０（ｂ）的ＴＧ曲线图。ＧＯ样品在
万方数据
材料导报Ｂ：研究蔫
了一定程度的脱氧还原反脯而使导电性能得到提高．
ｇｒ．ｉ）ｈｅｎｅ ｈｓｄ
２０１１年６月（下）第２５卷第６期
ｐｏｉ”ｎｅｒ∞ｍｐ。姗ｅｓ（氧化石墨烯及其与寮 台物的赶台）［Ｊ］ＮｅｗＣ．ａｒｌ∞ｎ￣ｈｔｅｒ（新型炭材料）．２００８．
・３８・
材料导报Ｂ：研究篇
２０１１年６月（下）第２５卷第６期
Ｌ一半胱氨酸还原氧化石墨烯的研究’
李永锋１’２，刘燕珍１一，杨永岗１，温月芳１，王茂章１
（１中国科学院山西煤炭化学研究所，中国科学院炭材料重点实验室，太原０３０００１；２中国科学院研究生院，北京１０００４９） 摘要 采用改进Ｈｕｍｍｅｒｓ法合成氧化石墨，在水中超声分散获得氧化石墨烯水溶胶，并加入Ｌ－半胱氨酸于
２结果与讨论
图１为氧化石墨烯（Ｇ０）和还原石墨烯（ＲＧｏ）粉末的红 外光谱图。如图ｌ（ａ）所示，氧化石墨烯在３４００ｃｍ＿１处的强 烈宽峰是ｏＨ键的特征摆动频率，表明ＧＯ中存在大量羟 基；１７４０ｃｍ叫处为羧基Ｃ＝Ｏ的伸缩振动峰；１６２０ｃｍ“处的 峰为层间吸附水振动以及未氧化石墨芳香区骨架振动的双 重贡献；Ｃ－ＯＨ的拉伸峰在１２２０ｃｍ．ｑ处，Ｃ－Ｏ键拉伸峰在 １０５０ｃｍ－１处，这两种Ｃ－０键因所处的化学环境不同而导致其 吸收频率各异。还原后所得ＲＧ０的红外光谱如图１（ｂ）所 示，Ｌ＿半胱氨酸还原氧化石墨烯的含氧官能团强度如羧基 （３４４０ｃｍ～、１７４０ｃｍ～、１６３０ｃｍｌ）、环氧基（１２３０ｃｍ～、 １０６０ｃｍ．１）等明显减弱，证明氧化石墨烯已较好还原。
ａ１．ｔ．ａ－ ｄｏｔｓ ｆｏｒ
Ｎ洲Ｃａｒｂ∞ｉ＇４ａｔｅｒ（新翟嵌材料）．２００８，２３（２）：９＂／ Ｇｕｏ Ｃｈｕｎｘｉ¨ｆ ＹａＭ Ｈｏ《ＢＥｎ，Ｚｌｌａｏ ｉｖ‰ｓｈｅｎｇ．ｅｌ
ｙｅｒｅｄ蛐ｐｌ，∞州ｑｕａｍｕｍ
５
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