CN104692373A - 柔性纸状氧化石墨的制备方法及其应用 - Google Patents

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吴明在
刘涛
张利利
于欣欣
白志满
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Abstract

本发明涉及SERS探测领域，具体涉及一种柔性纸状氧化石墨的制备方法及其在探测若丹明6G方面的应用。柔性纸状氧化石墨的制备方法包括氧化石墨的制备，然后将氧化石墨稀释到4mg/mL，取30ml真空过滤，使其在尼龙微孔滤膜上形成一层氧化石墨膜，然后60℃烘干10h。本发明的制备方法具有工艺简单、成本低，且容易制成各种形状等优点，且制备而成的柔性纸状氧化石墨具有明显的拉曼增强效果，经过罗丹明6G探测实验发现，罗丹明浓度的探测极限为10-8mol/L，与其他SERS基底相比，有明显的提高。因此，该方法制备的柔性纸状的氧化石墨SERS基底可广泛应用于罗丹明6G的探测领域，并且有较好的发展前景。

Description

柔性纸状氧化石墨的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及SERS探测领域，具体涉及一种柔性纸状氧化石墨的制备方法及其在探测若丹明6G方面的应用。
背景技术
表面增强拉曼技术(SERS)是研究化学结构的有力手段，具有选择性好灵敏度高等优点，SERS可以使微量物质的信号增强，甚至实现单个分子的检测，并能分辨同分异构体和鉴别分子在表面的吸附取向。制备出灵敏度高、重复型好且性能稳定的的SERS基底，一直是该领域最重要的研究目标之一。
石墨烯/氧化石墨烯已经被证明有着广泛的应用价值，而其表面增强拉曼衬底是最近又一个很有实际应用的发现。石墨烯/氧化石墨烯的表面结构易于修饰，这种丰富的表面结构能够提供一个可独立研究化学增强机制的广阔平台。目前石墨烯/氧化石墨烯的制备方法有机械剥离法、CVD法、化学法等，但以上方法均受限于其高昂的成本或是复杂的工艺，因此无法充分满足实际的需求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低柔性纸状氧化石墨的制备方法及其应用。
为了实现上述目的，采用的技术方案为：
一种柔性纸状氧化石墨的制备方法，包括如下步骤：
(1)氧化石墨的制备
取120～240mL质量分数为98％浓硫酸与13～26mL质量分数为85％的浓磷酸混合；然后向1～2g鳞片石墨中慢慢地倒入上述混合酸，其中，鳞片石墨为100～800目；将混合反应物置于已经预先加热到40～80℃的磁力搅拌油浴锅中，并开始慢幔地加入6～12gKMnO4；加完KMnO4后，将反应体系在40～80℃下加热4～8h；然后向反应体系中加入质量分数为5～15％的H2O2，直到溶液颜色由黑色变成亮黄色，且不再产生气泡为止；最后将反应体系在40～80℃磁力搅拌情况下继续反应2～4h；待自然冷却至室温后，用去离子水与无水乙醇循环离心洗涤混合物，离心转速为5000～8000rpm，将反应物洗涤到pH＝5～7；将离心洗涤之后的氧化石墨溶液保存到棕色试剂瓶中；
(2)柔性纸状氧化石墨的制备
将(1)中所得的氧化石墨稀释到4mg/mL，取30ml真空过滤，使其在尼龙微孔滤膜上形成一层氧化石墨膜，然后60℃烘干10h。
优选地，所述步骤(1)中混合酸是质量分数98％的浓硫酸与质量分数85％的浓磷酸按照体积比为9∶1配制而成的；200目鳞片石墨与KMnO4的质量比为1∶6。
优选地，所述步骤(1)中的混合酸是把20mL质量分数85％的浓磷酸慢慢地倒入装有180mL质量分数98％的浓硫酸的容器中混合而成；200目鳞片石墨与KMnO4的质量分别为1.500g和9.000g。
优选地，所述步骤(1)中H2O2的质量分数为10％；加完KMnO4之后的反应温度为50℃，反应时间为6h；加完H2O2之后的反应温度为50℃，反应时间为3h。
优选地，离心洗涤依次用去离子水和无水乙醇循环洗涤5次以上；离心转速为6000rpm；洗至pH＝6。
优选地，氧化石墨尺寸分在在1微米至50微米，微孔滤膜孔径在220nm。
优选地，所述的柔性纸状氧化石墨可以作为SERS基底，用于罗丹宁6G的探测。
本发明的制备方法具有工艺简单、成本低，且容易制成各种形状等优点，且制备而成的柔性纸状氧化石墨具有明显的拉曼增强效果，使其在SERS探测领域有较好的发展前景。通过以上制备方法所制备的柔性纸状的氧化石墨SERS基底，经过罗丹明6G探测实验发现，有着比较灵敏的探测效果。罗丹明浓度的探测极限为10-8mol/L，与其他SERS基底相比，有明显的提高。因此，该方法制备的柔性纸状的氧化石墨烯SERS衬底可广泛应用于罗丹明6G的探测领域，并且有较好的发展前景。
附图说明
图1中的a为石墨的XRD衍射图，b、c、d分别是柔性纸状氧化石墨的XRD、拉曼、红外图谱；
图2中a、b为柔性纸状氧化石墨横截面的SEM图，c、d为柔性纸状氧化石墨表面的SEM图，b中插图为柔性纸状氧化石墨的插图图片；
图3是实施例1所制备的柔性纸状氧化石墨对不同浓度罗丹明6G的检测；
图4是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图1-4和实施例对本发明的构思作进一步的说明。同时，说明书中所涉及的各种原料，均购自市场。
(1)氧化石墨的制备：
配置180mL浓硫酸(质量分数98％)与20mL浓磷酸(质量分数85％)的混合酸，然后将混合酸沿烧杯壁慢慢地倒入装有1.500g鳞片石墨(200目)经充分清洗干净干燥的500mL烧杯中；然后将反应物置于已经预先加热到50℃的油浴锅中，并开始慢慢地加入9.000g KMnO4；加完KmnO4后，让反应体系继续反应6h后，开始加入稀释后的质量分数为10％的H2O2，直到溶液颜色由黑色变为亮黄色，继续反应3小时后，让反应体系自然冷却至室温。
用去离子水和无水乙醇循环对所的产物在6000rpm的转速下离心洗涤至Ph＝6，然后以水溶液形式保存氧化石墨于棕色瓶试剂中。
(2)柔性纸状氧化石墨的制备
将(1)中所得的氧化石墨稀释到4mg/mL，取30ml真空过滤，，使其在尼龙微孔滤膜上形成一层氧化石墨膜，然后60℃烘干10h。
如图3所示，做制备的柔性纸状氧化石墨SERS基底对不同浓度的罗丹明6G溶液的探测，结果显示其罗丹明6G容易浓度的探测极限为10-8mol/L。
从图4中可以看出：真空过滤时，可以根据不同的需求选择不同的模具，生产出不同形状的产品。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种柔性纸状氧化石墨的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)氧化石墨的制备
取120～240mL质量分数为98％浓硫酸与13～26mL质量分数为85％的浓磷酸混合；然后向1～2g鳞片石墨中慢慢地倒入上述混合酸，其中，鳞片石墨为100～800目；将混合反应物置于已经预先加热到40～80℃的磁力搅拌油浴锅中，并开始慢幔地加入6～12gKMnO4；加完KMnO4后，将反应体系在40～80℃下加热4～8h；然后向反应体系中加入质量分数为5～15％的H2O2，直到溶液颜色由黑色变成亮黄色，且不再产生气泡为止；最后将反应体系在40～80℃磁力搅拌情况下继续反应2～4h；待自然冷却至室温后，用去离子水与无水乙醇循环离心洗涤混合物，离心转速为5000～8000rpm，将反应物洗涤到pH＝5～7；将离心洗涤之后的氧化石墨溶液保存到棕色试剂瓶中；
(2)柔性纸状氧化石墨的制备
将(1)中所得的氧化石墨稀释到4mg/mL，取30m1真空过滤，使其在尼龙微孔滤膜上形成一层氧化石墨膜，然后60℃烘干10h。
2.根据权利要求1所述的柔性纸状氧化石墨的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中混合酸是质量分数98％的浓硫酸与质量分数85％的浓磷酸按照体积比为9∶1配制而成的；200目鳞片石墨与KMnO4的质量比为1∶6。
3.根据权利要求2所述的柔性纸状氧化石墨的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的混合酸是把20mL质量分数85％的浓磷酸慢慢地倒入装有180mL质量分数98％的浓硫酸的容器中混合而成；200目鳞片石墨与KMnO4的质量分别为1.500g和9.000g。
4.根据权利要求1中所述的柔性纸状氧化石墨的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中H2O2的质量分数为10％；加完KMnO4之后的反应温度为50℃，反应时间为6h；加完H2O2之后的反应温度为50℃，反应时间为3h。
5.根据权利要求1所述的柔性纸状氧化石墨的制备方法，其特征在于：离心洗涤依次用去离子水和无水乙醇循环洗涤5次以上；离心转速为6000rpm；洗至pH＝6。
6.根据权利要求1～5任一项所述的柔性纸状氧化石墨的制备方法，其特征在于：氧化石墨尺寸分在在1微米至50微米，微孔滤膜孔径在220nm。
7.一种柔性纸状氧化石墨的应用，其特征在于：所述的柔性纸状氧化石墨可以作为SERS基底，用于罗丹宁6G的探测。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106044760A (zh) * 2016-07-28 2016-10-26 东华大学 一种制备氧化石墨烯的方法
CN112461811A (zh) * 2020-11-30 2021-03-09 西北民族大学 一种柔性sers基底的制备方法、制得的基底及其应用
CN114275779A (zh) * 2021-12-31 2022-04-05 河北师范大学 一种基于膨胀石墨的柔性复合sers基底的制备方法

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