CN105203619A - 以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法 - Google Patents
以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法。对硝基苯酚作为重要的化工原料广泛的应用于炸药、染料、医药中间体等精细化工行业，但它有强烈的致癌作用，是一种很难生物降解的物质，广泛的应用从而产生大量的废水污染环境。一种以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定水体系中对硝基苯酚的方法其步骤如下：首先通过液相还原法制得石墨烯/纳米银镍合金复合物，其次用石墨烯/纳米银镍合金修饰纯碳电极作工作电极，对含一定碱浓度的对硝基苯酚溶液进行检测。本发明应用于对硝基苯酚的测定方法。
Description
技术领域：
本发明涉及一种以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，以制备出的石墨烯/纳米银镍合金复合材料修饰的碳电极为工作电极，用循环伏安法探索其在对硝基苯酚中的电化学活性，相较于未被修饰的碳电极，修饰后的碳电极显示出更高的电化学活性，此技术为水中的对硝基苯酚提供了新的检测手段。
背景技术：
对硝基苯酚作为重要的化工原料广泛的应用于炸药、染料、医药中间体等精细化工行业，但它有强烈的致癌作用，是一种很难生物降解的物质，广泛的应用从而产生大量的废水污染环境，因此，有效去除水中对硝基苯酚并且准确检测出水中对硝基苯酚的含量是至关重要的。对此人们一直在寻求一种简单快捷的办法测定并降解硝基苯酚。电化学催化是一种以电压为反应促进动力，使化合物在电极上吸收或放出电子，改变分子结构及性征从而达到降解的目的。
因此，有效地利用石墨烯复合材料的电催化活性，用其修饰碳电极，继而研究其对一些难降解的有毒化学物质和在传统电极上电活性较弱的药物的氧化还原行为，是对其电催化性能的进一步研究与应用。
发明内容：
本发明的目的是提供一种以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定水体系中对硝基苯酚的方法其步骤如下：
首先通过液相还原法制得石墨烯/纳米银镍合金复合物，其次用石墨烯/纳米银镍合金修饰纯碳电极作工作电极，对含一定碱浓度的对硝基苯酚溶液进行检测。
步骤一：氧化石墨烯的制备
将1.2g石墨粉和50mL浓硫酸放入500mL三颈瓶中，在0~4℃的冰水浴中搅拌30min，将上述溶液保持在冰水浴中，同时缓慢加入1.5g硝酸钠，再缓慢加入10g高锰酸钾，搅拌2h。搅拌2h后将反应在常温下继续搅拌1h，然后将混合液置于35℃水浴中反应10h，10h后加入蒸馏水进行稀释，并加入双氧水至金黄色，再加入一定量的稀盐酸。冷却后进行离心，最后将溶液放入半透膜中渗析处理直至中性。
步骤二：石墨烯/纳米银镍合金复合材料的制备
称取一定量的硫酸镍和硝酸银，加入30mL蒸馏水于烧杯中常温超声使其溶解，取之前制备的氧化石墨烯20mL，与之前的混合溶液仪器加到500ml的三口瓶中常温下超声振荡1h使之充分混合。将三口瓶转移至水浴锅中，将冷凝管与三口瓶连接，水浴加热至80℃，向混合溶液中加入一定量的NaOH溶液，使溶液pH值达到9-10左右，再加入还原剂水合肼，反应液搅拌反应45min。反应结束后冷却至室温，减压抽滤，用大量的去离子水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤数次。最后，在50℃下真空干燥24h，磨成粉末。
步骤三：碳电极的纯化处理
为得到干净清洁的电极表面，将碳电极浸泡在浓硝酸中24h，在金相砂纸上打磨，约1~2mm左右的长度，露出新的电极表面，在0.05μm氧化铝泥浆中抛光至表面光滑，然后在蒸馏水中常温超声10~15min，再用丙酮和无水乙醇交替超声洗涤干净干燥后备用。
步骤四：修饰碳电极
取0.05g的石墨烯/纳米银镍合金复合物，均匀分散于1.0ml的Nafion溶液中，取一滴分散液，缓慢滴加于刚刚预处理过的碳电极表面，常温下真空干燥3h。
步骤五：溶液配置
取一定量的对硝基苯酚溶于去离子水中，配置成0.01M对硝基苯酚溶液，再取一定量的NaOH溶解于对硝基苯酚溶液中，配置成含一定碱浓度的对硝基苯酚溶液。
步骤六：石墨烯/纳米银镍合金为电极对水体系中对硝基苯酚的测定
采用传统的三电极体系进行电化学性能的测定，碳电极为工作电极，铂电极为对电极，Hg/HgO电极为参比电极。取上面配置好碱性对硝基苯酚溶液装入电解池中，分别插入三种电极，连接电化学工作站，设定扫描区间为0.1~1.0V，进行检测。
所述的以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，所述的石墨烯是具有二维蜂窝状晶格结构的一种碳材料，所述的石墨烯与其它碳材料相比，它有着稳定的结构组成，还具有更大的理论比表面积和更好的电子传导能力，更适宜作为催化剂的载体，
所述的以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，所述的纳米银镍合金是一种重要工业原料，可作润滑油添加剂、催化剂、抗菌剂。
所述的以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，所述的石墨烯可为所述的纳米银镍合金提供电子高速传递的支持平面，不会影响银镍合金作为纳米材料本身的优良性能，两者协同作用，在电极方面具会有更广泛的应用价值。
本发明的有益效果：
1.本发明操作简单、价格低廉和灵敏度高、可用于大规模生产。
2.本发明不添加其他有机试剂不存在无二次污染。
3.本发明石墨烯/纳米银镍合金复合材料的电催化性能好和机械性能稳定
4.本发明利用此方法对对硝基苯酚含量的检测精确度较高。
5.本发明利用此方法对对硝基苯酚检测的循环稳定性较好。
6.本发明尚且未见以石墨烯负载纳米银镍为电极测定水体系中对硝基苯酚的相关。
附图说明：
附图1为用不同电极材料作工作电极测得的对硝基苯酚的氧化还原曲线图。
附图2为不同反应比制备的石墨烯/纳米银镍复合材料的氧化还原曲线图。
附图3为不同氢氧化钠浓度对对硝基苯酚电化学测试影响的氧化还原曲线图。
附图4为不同扫描速率对对硝基苯酚电化学催化测试影响的氧化还原曲线图.
附图5为电极材料对硝基苯酚的最低检测量的氧化还原曲线图。
附图6多组循环稳定性氧化还原曲线图。
具体实施方式：
实施例1：
一种以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定水体系中对硝基苯酚的方法其步骤如下：
首先通过液相还原法制得石墨烯/纳米银镍合金复合物，其次用石墨烯/纳米银镍合金修饰纯碳电极作工作电极，对含一定碱浓度的对硝基苯酚溶液进行检测。
步骤一：氧化石墨烯的制备
将1.2g石墨粉和50mL浓硫酸放入500mL三颈瓶中，在0~4℃的冰水浴中搅拌30min，将上述溶液保持在冰水浴中，同时缓慢加入1.5g硝酸钠，再缓慢加入10g高锰酸钾，搅拌2h。搅拌2h后将反应在常温下继续搅拌1h，然后将混合液置于35℃水浴中反应10h，10h后加入蒸馏水进行稀释，并加入双氧水至金黄色，再加入一定量的稀盐酸。冷却后进行离心，最后将溶液放入半透膜中渗析处理直至中性。
步骤二：石墨烯/纳米银镍合金复合材料的制备
称取一定量的硫酸镍和硝酸银，加入30mL蒸馏水于烧杯中常温超声使其溶解，取之前制备的氧化石墨烯20mL，与之前的混合溶液仪器加到500ml的三口瓶中常温下超声振荡1h使之充分混合。将三口瓶转移至水浴锅中，将冷凝管与三口瓶连接，水浴加热至80℃，向混合溶液中加入一定量的NaOH溶液，使溶液pH值达到9-10左右，再加入还原剂水合肼，反应液搅拌反应45min。反应结束后冷却至室温，减压抽滤，用大量的去离子水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤数次。最后，在50℃下真空干燥24h，磨成粉末。
步骤三：碳电极的纯化处理
为得到干净清洁的电极表面，将碳电极浸泡在浓硝酸中24h，在金相砂纸上打磨，约1~2mm左右的长度，露出新的电极表面，在0.05μm氧化铝泥浆中抛光至表面光滑，然后在蒸馏水中常温超声10~15min，再用丙酮和无水乙醇交替超声洗涤干净干燥后备用。
步骤四：修饰碳电极
取0.05g的石墨烯/纳米银镍合金复合物，均匀分散于1.0ml的Nafion溶液中，取一滴分散液，缓慢滴加于刚刚预处理过的碳电极表面，常温下真空干燥3h。
步骤五：溶液配置
取一定量的对硝基苯酚溶于去离子水中，配置成0.01M对硝基苯酚溶液，再取一定量的NaOH溶解于对硝基苯酚溶液中，配置成含一定碱浓度的对硝基苯酚溶液。
步骤六：石墨烯/纳米银镍合金为电极对水体系中对硝基苯酚的测定
采用传统的三电极体系进行电化学性能的测定，碳电极为工作电极，铂电极为对电极，Hg/HgO电极为参比电极。取上面配置好碱性对硝基苯酚溶液装入电解池中，分别插入三种电极，连接电化学工作站，设定扫描区间为0.1~1.0V，进行检测。
实施例2：
根据实施例1所述的以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，所述的石墨烯是具有二维蜂窝状晶格结构的一种碳材料，所述的石墨烯与其它碳材料相比，它有着稳定的结构组成，还具有更大的理论比表面积和更好的电子传导能力，更适宜作为催化剂的载体，
实施例3：
根据实施例1或2所述的以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，所述的纳米银镍合金是一种重要工业原料，可作润滑油添加剂、催化剂、抗菌剂。
实施例4：
根据实施例1或2或3所述的以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，所述的石墨烯可为所述的纳米银镍合金提供电子高速传递的支持平面，不会影响银镍合金作为纳米材料本身的优良性能，两者协同作用，在电极方面具会有更广泛的应用价值。
实施例5：
石墨烯是具有二维蜂窝状晶格结构的一种碳材料，与其它碳材料相比，它有着稳定的结构组成，还具有更大的理论比表面积和更好的电子传导能力，这些优异的物理化学性能使其更适宜作为催化剂的载体，独特的结构与优异的性能使其可担任理想的复合材料载体。纳米银镍合金是一种重要工业原料，可作润滑油添加剂、催化剂、抗菌剂等，有着广泛的应用前景。石墨烯可为纳米银镍合金提供电子高速传递的支持平面，不会影响银镍合金作为纳米材料本身的优良性能，两者协同作用，在电极方面具会有更广泛的应用价值。因此，制备石墨烯/纳米金属复合材料是目前国内外新颖功能材料的研究热点之一。
实施例6：
图1分别用石墨烯修饰的纯碳电极(a)、未经修饰的纯碳电极(b)和用石墨烯/纳米银镍复合材料修饰纯碳电极(c)作工作电极测得的对硝基苯酚的氧化还原曲线图。
Claims (4)
1.一种以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，其特征是：以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定水体系中对硝基苯酚的方法其步骤如下：
首先通过液相还原法制得石墨烯/纳米银镍合金复合物，其次用石墨烯/纳米银镍合金修饰纯碳电极作工作电极，对含一定碱浓度的对硝基苯酚溶液进行检测；步骤一：氧化石墨烯的制备
将1.2g石墨粉和50mL浓硫酸放入500mL三颈瓶中，在0~4℃的冰水浴中搅拌30min，将上述溶液保持在冰水浴中，同时缓慢加入1.5g硝酸钠，再缓慢加入10g高锰酸钾，搅拌2h；搅拌2h后将反应在常温下继续搅拌1h，然后将混合液置于35℃水浴中反应10h，10h后加入蒸馏水进行稀释，并加入双氧水至金黄色，再加入一定量的稀盐酸；冷却后进行离心，最后将溶液放入半透膜中渗析处理直至中性；步骤二：石墨烯/纳米银镍合金复合材料的制备
称取一定量的硫酸镍和硝酸银，加入30mL蒸馏水于烧杯中常温超声使其溶解，取之前制备的氧化石墨烯20mL，与之前的混合溶液仪器加到500ml的三口瓶中常温下超声振荡1h使之充分混合；将三口瓶转移至水浴锅中，将冷凝管与三口瓶连接，水浴加热至80℃，向混合溶液中加入一定量的NaOH溶液，使溶液pH值达到9-10左右，再加入还原剂水合肼，反应液搅拌反应45min；反应结束后冷却至室温，减压抽滤，用大量的去离子水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤数次；最后，在50℃下真空干燥24h，磨成粉末；步骤三：碳电极的纯化处理
为得到干净清洁的电极表面，将碳电极浸泡在浓硝酸中24h，在金相砂纸上打磨，约1~2mm左右的长度，露出新的电极表面，在0.05μm氧化铝泥浆中抛光至表面光滑，然后在蒸馏水中常温超声10~15min，再用丙酮和无水乙醇交替超声洗涤干净干燥后备用；步骤四：修饰碳电极
取0.05g的石墨烯/纳米银镍合金复合物，均匀分散于1.0ml的Nafion溶液中，取一滴分散液，缓慢滴加于刚刚预处理过的碳电极表面，常温下真空干燥3h；步骤五：溶液配置
取一定量的对硝基苯酚溶于去离子水中，配置成0.01M对硝基苯酚溶液，再取一定量的NaOH溶解于对硝基苯酚溶液中，配置成含一定碱浓度的对硝基苯酚溶液；步骤六：石墨烯/纳米银镍合金为电极对水体系中对硝基苯酚的测定
采用传统的三电极体系进行电化学性能的测定，碳电极为工作电极，铂电极为对电极，Hg/HgO电极为参比电极；取上面配置好碱性对硝基苯酚溶液装入电解池中，分别插入三种电极，连接电化学工作站，设定扫描区间为0.1~1.0V，进行检测。
2.根据权利要求1所述的以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，其特征是：所述的石墨烯是具有二维蜂窝状晶格结构的一种碳材料，所述的石墨烯与其它碳材料相比，它有着稳定的结构组成，还具有更大的理论比表面积和更好的电子传导能力，更适宜作为催化剂的载体。
3.根据权利要求1或2所述的以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，其特征是：所述的纳米银镍合金是一种重要工业原料，可作润滑油添加剂、催化剂、抗菌剂。
4.根据权利要求1或2或3所述的以石墨烯/纳米银镍合金为电极测定对硝基苯酚的方法，其特征是：所述的石墨烯可为所述的纳米银镍合金提供电子高速传递的支持平面，不会影响银镍合金作为纳米材料本身的优良性能，两者协同作用，在电极方面具会有更广泛的应用价值。
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