CN106483172A - 利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用 - Google Patents

利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106483172A
CN106483172A CN201610841489.4A CN201610841489A CN106483172A CN 106483172 A CN106483172 A CN 106483172A CN 201610841489 A CN201610841489 A CN 201610841489A CN 106483172 A CN106483172 A CN 106483172A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
graphene
ionic liquid
electrode
electro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610841489.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106483172B (zh
Inventor
肖菲
王露
王帅
张艳
赵安顺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201610841489.4A priority Critical patent/CN106483172B/zh
Publication of CN106483172A publication Critical patent/CN106483172A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106483172B publication Critical patent/CN106483172B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/308—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells at least partially made of carbon

Abstract

本发明公开了利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用，其中该方法包括以下步骤：(1)活化碳纤维并配制氧化石墨烯‑离子液体分散液；(2)将步骤(1)中得到的活化后的碳纤维作为工作电极置于步骤(1)中配制得到的氧化石墨烯‑离子液体分散液中，接着，进行电沉积得到石墨烯修饰的碳纤维，即石墨烯/碳纤维。本发明通过对关键制备工艺的整体工艺设计、各步骤的反应条件等进行改进，制备得到的石墨烯/碳纤维均具有良好的比表面积，并且该石墨烯/碳纤维可作为自支撑的柔性微电极，用于检测过氧化氢(如过氧化氢的浓度)，灵敏度高。

Description

利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用
技术领域
本发明属于生物纳米材料领域，更具体地，涉及一种利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维(即，石墨烯修饰碳纤维)的方法及产物与应用，该方法是用离子液体作电解液，在碳纤维电沉积石墨烯制备柔性微电极的方法，制得的柔性微电极其尺寸可以低至微米级，甚至为纳米级，可作为自支撑电极应用于过氧化氢传感器(如浓度传感器)。
背景技术
随着科学技术的发展和人类对生存质量的要求，无创或微创诊疗技术已成为国际生物医学工程领域研究和开发的重点之一。此外，随着人们对便携化、健康化的电子设备及微型精密电子产品的不断追求，传统的医疗器械因存在笨重、不可弯曲、价格昂贵等缺点，已经无法满足新一代电子器件的需要，因此，如何获得具有微型、质轻、柔软、安全等特点的医疗电子产品是医疗电子产品发展的当务之急。新型自支撑电极材料及其复合电极材料在很大程度避免不但节约了资源，降低了成本，也减少了很多工艺步骤，选择合适的自支撑基底还能得到柔韧性和机械性能良好的柔性电极材料。随着各项技术的发展，柔性电极的尺寸会越来越小，而微型电极在体内检测中不会给人体的有机组织造成损伤，从而可减轻或消除治疗给患者带来的不适与痛苦；微型电极在应用于体液检测中时，对患者需提供的样液或组织的用量较少，使得检测技术更为方便、快捷。因此，柔性微电子元件在医学界也越来越受到推崇。
在生物机体中，过氧化氢是许多酶促反应过程中的中间代谢产物，很多细胞都会产生过氧化氢，而且由于它相对稳定可以跨膜输运，作为生命活动过程中具有代表性的重要活性小分子，它在生物体内的含量水平直接与生物细胞的生理、病理活动相关。因此，发展一种有效的定性、定量检测生物体过氧化氢含量技术，对阐释细胞内信号转换过程和研制一种新的疾病诊断方法具有重要的理论意义和实用价值。目前，常用的过氧化氢的测定方法有荧光法、化学发光法及电化学方法等。其中的电化学方法，由于操作简单、灵敏度高及可集成化生产而受到广泛关注。
此外，随着材料制备技术的发展，利用纳米材料的界面效应、尺寸效应、量子效应，将纳米材料引入柔性微电极的研制，除了可将材料本身的物化特性引入电极界面外，同时也极大程度地增大了微电极材料比表面积，从而对电化学行为产生特有的催化效应。柔性微电极选用自支撑基底并且负载有一类具有特殊结构和功能的纳米材料，这些结构特点赋予了它比表面积大、比重小、节约原材料等优点，使得其在电化学传感器领域的应用十分简易高效，更适合用于过氧化氢的体内或体液检测。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用，其中通过对其关键制备工艺的整体工艺设计、各步骤的反应条件(如反应物浓度、电沉积条件、反应时间)等进行改进，与现有技术相比，制备得到的石墨烯/碳纤维(包括金属颗粒/石墨烯/碳纤维、金属氧化物颗粒/石墨烯/碳纤维，除了金属颗粒、金属氧化物颗粒外，石墨烯/碳纤维还可以负载酶作为活性组分)具有良好的比表面积，并且该石墨烯/碳纤维可作为自支撑的柔性微电极，用于检测过氧化氢(如过氧化氢的浓度等)，灵敏度高。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)活化碳纤维并配制氧化石墨烯-离子液体分散液，其中，
所述活化碳纤维是以碳纤维作为工作电极，将所述碳纤维置于酸溶液中进行电催化氧化得到活化后的碳纤维；
所述氧化石墨烯-离子液体分散液是以离子液体为分散剂，氧化石墨烯为分散质；
(2)将所述步骤(1)中得到的所述活化后的碳纤维作为工作电极置于所述步骤(1)中配制得到的所述氧化石墨烯-离子液体分散液中，接着，进行电沉积得到石墨烯修饰的碳纤维，即石墨烯/碳纤维。
作为本发明的进一步优选，所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(3)以所述步骤(2)中得到的所述石墨烯/碳纤维为工作电极，置于溶解有金属离子或金属氧化物的前驱体溶液中，进行电沉积得到负载有金属颗粒或金属氧化物颗粒的所述石墨烯/碳纤维，即金属颗粒/石墨烯/碳纤维或金属氧化物颗粒/石墨烯/碳纤维。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中的配制氧化石墨烯-离子液体分散液，是将已知浓度的氧化石墨烯水溶液与所述离子液体通过超声方法混合均匀得到混合液，然后将该混合液进行干燥除去水分，从而配制得到所述石墨烯-离子液体分散液；优选的，所述干燥是将所述混合液置于30℃～40℃的真空干燥箱中进行干燥2天～4天。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中的所述氧化石墨烯-离子液体分散液中，氧化石墨烯的浓度为1mg/mL～12mg/mL。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中的所述离子液体是能够与所述氧化石墨烯-离子液体分散液互溶、且稳定存在的离子液体；优选的，该离子液体为具有亲水性的咪唑类离子液体[Cnmim]X；所述咪唑类离子液体中的阴离子为卤素离子、[NO3]-、[CF3CO]-、[BF4]-和[CF3SO3]-中的至少一种；优选的，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐中的至少一种。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中将所述碳纤维置于酸溶液中进行电催化氧化得到活化后的碳纤维，是以铂网电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，在+3V的恒电位的条件下电催化氧化10min；优选的，所述酸溶液是硫酸溶液与硝酸溶液两者的混合溶液，所述硫酸溶液与所述硝酸溶液两者的体积比优选为1：1，所述硫酸溶液中硫酸的浓度不低于96％，所述硝酸溶液中硝酸的浓度不低于64％。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)中进行电沉积得到石墨烯修饰的碳纤维，是利用三电极体系在恒电位的条件下进行的，沉积电位为-1.0V～-3.0V，沉积时间为1min～20min。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中进行电沉积得到负载有金属颗粒或金属氧化物颗粒的所述石墨烯/碳纤维，是利用三电极体系在恒电位的条件下进行的。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中的所述金属颗粒或所述金属氧化物颗粒为具有催化活性的纳米材料，优选为Pt纳米颗粒、Au纳米颗粒、Ag纳米颗粒、Pd纳米颗粒、双金属PtAu纳米颗粒、MnO2纳米片、Fe2O3纳米颗粒中的至少一种。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中的所述溶解有金属离子或金属氧化物的前驱体溶液为可溶性金属盐溶液。
按照本发明的另一方面，提供了上述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法电沉积得到石墨烯/碳纤维。
作为本发明的进一步优选，该石墨烯/碳纤维还负载有具有催化活性的纳米材料；优选的，所述具有催化活性的纳米材料为金属颗粒或金属氧化物颗粒。
按照本发明的又一方面，提供了上述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法电沉积得到石墨烯/碳纤维在过氧化氢检测中的应用。
按照本发明的再一方面，提供了上述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法电沉积得到石墨烯/碳纤维作为自支撑的柔性电极在过氧化氢电化学传感器中的应用。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，通过采用离子液体作电解液电沉积石墨烯修饰碳纤维，优选的还可以在石墨烯修饰碳纤维上继续负载金属颗粒、金属氧化物颗粒、酶，制得的石墨烯/碳纤维(包括金属颗粒/石墨烯/碳纤维、金属氧化物颗粒/石墨烯/碳纤维)，具有良好的比表面积，并且该石墨烯/碳纤维可作为自支撑的柔性微电极，非常适用于检测过氧化氢(如过氧化氢的浓度等)，灵敏度高。
本发明能够制备高性能的自支撑微电极材料，利用本发明制备方法得到的石墨烯/碳纤维(包括金属颗粒/石墨烯/碳纤维、金属氧化物颗粒/石墨烯/碳纤维)可作为柔性电极，在过氧化氢电化学传感器中应用，用于检测例如过氧化氢的浓度等；该柔性电极能够自支撑，另外，由于石墨烯/碳纤维的尺寸可低至微米级，甚至纳米级，是种柔性微电极，在体内检测中不会给人体的有机组织造成损伤，可减轻或消除治疗给患者带来的不适与痛苦。由于石墨烯具有的优良性能，可被制备成各种线装、片状以及三维多孔结构的电极材料，且其纳米结构和性能非常优越；本发明提供的方法在碳纤维上电沉积石墨烯得到三维多孔的结构，增大了纤维电极的比表面积；并且，利用离子液体作电解液，可为电沉积反应提供了较负的电位，且离子液体能吸附于三维多孔石墨烯中，为后续修饰活性组分(如贵金属、金属氧化物、酶等)的过程提供了更多的位点，并起到相应的形貌调控作用。该方法操作简单稳定、原料易得、反应高效，对柔性微电极的制备并应用于过氧化氢传感器具有极大的创新意义。
本发明通过对每步反应的条件(如反应物的配比、电沉积的参数、反应时间等)进行控制，能够大大提高制得的产物(即，石墨烯/碳纤维、金属颗粒/石墨烯/碳纤维、金属氧化物颗粒/石墨烯/碳纤维)比表面积，尤其是当使用这些产物作为复合电极使用时，由于这些复合电极具有较大的比表面积，能为催化反应提供更多的活性位点，用作过氧化氢传感器时展现出良好的催化效果和优异的选择性。例如，本发明是将氧化石墨烯水溶液与离子液体混合均匀，再置于真空干燥箱中进行处理，除去混合溶液中的水分，得到一定浓度的氧化石墨烯-离子液体分散液；再将活化后的碳纤维作为工作电极，置于石墨烯-离子液体分散液中，电沉积制得石墨烯修饰的碳纤维，即石墨烯/碳纤维；然后将石墨烯/碳纤维作为工作电极，置于含活性组分前驱体的盐溶液中，电沉积进一步负载活性物质(即对应金属颗粒、金属氧化物颗粒)，制得活性物质/石墨烯/碳纤维电极(即对应金属颗粒/石墨烯/碳纤维、金属氧化物颗粒/石墨烯/碳纤维)。本发明中利用离子液体作电解液电沉积石墨烯修饰碳纤维的方法，能为电沉积反应提供较负的工作电位，且在电沉积过程中无析氢反应的干扰，更有利于石墨烯的电还原和在碳纤维上的生长，此外，吸附在石墨烯上的离子液体对后续的活性物质的负载也具有形貌调控的作用，能够进一步改善产物的比表面积参数。
综上，本发明制备方法与现有技术相比，其操作简便，合成成本低(离子液体可循环使用)，且产品的微观形貌(如纳米形貌)良好可控；所制备的自支撑柔性微电极具有大的比表面积，作为过氧化氢电化学传感器材料表现优异的性能。
附图说明
图1中，图1a是碳纤维的扫描电镜图，图1b、图1c是实例1石墨烯/碳纤维的扫描电镜图；
图2中，图2a、图2b是实施例1制得的PtAu/石墨烯/碳纤维的扫描电镜图；图2c、图2d是通过实施例1制得的PtAu/石墨烯/碳纤维的高分辨投射电镜图；可见，PtAu颗粒在石墨烯片层上分布密集均匀，且呈现出美观的花状纳米结构；
图3是实施例1制备的PtAu/石墨烯/碳纤维电极作为过氧化氢传感器在含不同浓度的过氧化氢的PBS缓冲液(pH约7.2)中的循环伏安(CV)图，分别对应0、2mM、5mM和10mM浓度的过氧化氢溶液；可见，该电极在-0.25V电位的响应最为明显；；
图4是实施例1制备的PtAu/石墨烯/碳纤维电极作为过氧化氢传感器，在-0.25V施加电位下向20ml的PBS缓冲液(pH约7.2)连续加入不同浓度过氧化氢的计时安培相应曲线(Amperometric i-t Curve)；该曲线呈现出规则的阶梯状，说明该电极对过氧化氢的响应快速(响应时间小于4s)，灵敏，检测限低至1μM；
图5是实施例1制备的PtAu/石墨烯/碳纤维电极作为过氧化氢传感器，在-0.25V施加电位下向20ml的PBS缓冲液(pH约7.2)加入0.5mM过氧化氢和0.2mM各种干扰物质(如多巴胺DA、抗坏血酸AA、尿酸UA，葡萄糖GlU)的计时安培相应曲线(Amperometric i-t Curve)；可见该电极对过氧化氢的检测具有良好的选择性；
图6是是实施例1石墨烯/碳纤维的扫描电镜图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
包括以下步骤：
(1)选用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，制备浓度为6mg/ml的氧化石墨烯-离子液体分散液：将10ml浓度为6mg/ml的氧化石墨烯水溶液与10ml的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐通过超声方法混合均匀，然后将混合液放置于35℃的真空干燥箱中3天，除去水分即可。
(2)活化碳纤维：将碳纤维用乙醇和水分别超声清洗3遍后干燥，将碳纤维作为工作电极，铂网电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，置于由H2SO4(质量百分浓度可以为96％以上)与HNO3(质量百分浓度可以为64％以上)按1:1体积比混合得到的混合酸中，在+3V的恒电位的条件下，电催化氧化10min，再用去离子水浸泡洗涤至中性，即得到活化的碳纤维。
(3)电沉积石墨烯：将活化的碳纤维作为工作电极，铂网电极作为辅助电极，银/氯化银电极作为参比电极，置于步骤(1)制备的6mg/ml的氧化石墨烯-离子液体分散液中，在-2V的电位下，电沉积10min制得石墨烯修饰的碳纤维，即石墨烯/碳纤维电极。
(4)电沉积活性双金属PtAu纳米颗粒：将石墨烯/碳纤维作为工作电极，铂网电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，置于10ml的含1mM HAuCl4、1mM H2PtCl6和0.1MH2SO4的混合液中，在恒电位-0.1V的条件下电沉积100s，制得PtAu/石墨烯/碳纤维电极。
(5)传感应用：将制备的PtAu/石墨烯/碳纤维电极，作为自支撑的柔性微电极，应用于过氧化氢电化学传感器中。
实施例2
包括以下步骤：
(1)选用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，制备浓度为8mg/ml的氧化石墨烯-离子液体分散液：将10ml 8mg/ml的氧化石墨烯水溶液与10ml的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐通过超声方法混合均匀，然后将混合液放置于35℃的真空干燥箱中3天，除去水分即可。
(2)活化碳纤维：将碳纤维用乙醇和水分别超声清洗3遍后干燥，将碳纤维作为工作电极，铂网电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，置于H2SO4与HNO3体积比为1:1的混合酸中，在+3V的恒电位的条件下，电催化氧化10min，再用去离子水浸泡洗涤至中性，即得到活化的碳纤维。
(3)电沉积石墨烯：将活化的碳纤维作为工作电极，铂网电极作为辅助电极，银/氯化银电极作为参比电极，置于步骤(1)制备的8mg/ml的氧化石墨烯-离子液体分散液中，在-3V的电位下，电沉积5min制得石墨烯修饰的碳纤维，即石墨烯/碳纤维电极。
(4)电沉积活性组分Pt纳米颗粒：将石墨烯/碳纤维作为工作电极，铂网电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，置于10ml的含1mM H2PtCl6和0.1M H2SO4的混合液中，在恒电位-0.1V的条件下电沉积100s，，制得Pt/石墨烯/碳纤维电极。
(5)传感应用：将制备的Pt/石墨烯/碳纤维电极，作为自支撑的柔性微电极，应用于过氧化氢电化学传感器中。
实施例3
包括以下步骤：
(1)选用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐，制备浓度为3mg/ml的氧化石墨烯-离子液体分散液：将5ml 3mg/ml的氧化石墨烯水溶液与10ml的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐通过超声方法混合均匀，然后将混合液放置于35℃的真空干燥箱中3天，除去水分即可。
(2)活化碳纤维：将碳纤维用乙醇和水分别超声清洗3遍后干燥，将碳纤维作为工作电极，铂网电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，置于H2SO4与HNO3体积比为1:1的混合酸中，在+3V的恒电位的条件下，电催化氧化10min，再用去离子水浸泡洗涤至中性，即得到活化的碳纤维。
(3)电沉积石墨烯：将活化的碳纤维作为工作电极，铂网电极作为辅助电极，银/氯化银电极作为参比电极，置于步骤(1)制备的3mg/ml的氧化石墨烯-离子液体分散液中，在-1.5V的电位下，电沉积15min制得石墨烯修饰的碳纤维，即石墨烯/碳纤维电极。
(4)电沉积活性组分Au纳米颗粒：将石墨烯/碳纤维作为工作电极，铂网电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，置于10ml的含1mM HAuCl4和0.1M H2SO4的混合液中，在恒电位-0.1V的条件下电沉积100s，制得Au/石墨烯/碳纤维电极。
(5)传感应用：将制备的Au/石墨烯/碳纤维电极，作为自支撑的柔性微电极，应用于过氧化氢电化学传感器中。
以上具体实施方式是在本发明提供的方案的条件选择范围内的具体操作时选择的数据，且本发明列举的以上原材料，反应条件如离子液体、氧化石墨烯-离子液体浓度、电沉积电位及时间、选择修饰的活性物质等中的举例以及上下极限取值都能实现对本发明提出的微电极的制备，因此就不再一一赘述。
除了上述实施例中负载的金属颗粒、金属氧化物颗粒外，本发明中负载的活性组分(即金属颗粒、金属氧化物颗粒)可以为Pt纳米颗粒、Au纳米颗粒、Ag纳米颗粒、Pd纳米颗粒、双金属PtAu纳米颗粒、MnO2纳米片、Fe2O3纳米片等具有催化活性的纳米材料，纳米材料可以纳米颗粒、纳米线、纳米片等；相应的，电沉积使金属颗粒和/或金属氧化物颗粒负载所采用的、溶解有金属离子或金属氧化物的前驱体溶液可以是活性金属或金属氧化物的可溶性前驱体盐溶液，也可以是包含多种前驱体的混合溶液。本发明中使用的离子液体是任意的能与氧化石墨烯水溶液互溶且稳定存在的离子液体，例如可以是亲水性的咪唑类离子液体[Cnmim]X，包括阴离子为卤素、[NO3]-、[CF3CO]-等可与水以任意比例混溶的离子液体，以及阴离子为[BF4]-、[CF3SO3]-等能与水混溶的离子液体，例如，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐等的一种或几种混合液。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)活化碳纤维并配制氧化石墨烯-离子液体分散液，其中，
所述活化碳纤维是以碳纤维作为工作电极，将所述碳纤维置于酸溶液中进行电催化氧化得到活化后的碳纤维；
所述氧化石墨烯-离子液体分散液是以离子液体为分散剂，氧化石墨烯为分散质；
(2)将所述步骤(1)中得到的所述活化后的碳纤维作为工作电极置于所述步骤(1)中配制得到的所述氧化石墨烯-离子液体分散液中，接着，进行电沉积得到石墨烯修饰的碳纤维，即石墨烯/碳纤维。
2.如权利要求1所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法，其特征在于，所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(3)以所述步骤(2)中得到的所述石墨烯/碳纤维为工作电极，置于溶解有金属离子或金属氧化物的前驱体溶液中，进行电沉积得到负载有金属颗粒或金属氧化物颗粒的所述石墨烯/碳纤维，即金属颗粒/石墨烯/碳纤维或金属氧化物颗粒/石墨烯/碳纤维。
3.如权利要求1所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的配制氧化石墨烯-离子液体分散液，是将已知浓度的氧化石墨烯水溶液与所述离子液体通过超声方法混合均匀得到混合液，然后将该混合液进行干燥除去水分，从而配制得到所述石墨烯-离子液体分散液；优选的，所述干燥是将所述混合液置于30℃～40℃的真空干燥箱中进行干燥2天～4天；
所述步骤(1)中的所述氧化石墨烯-离子液体分散液中，氧化石墨烯的浓度为1mg/mL～12mg/mL；
所述步骤(1)中的所述离子液体是能够与所述氧化石墨烯-离子液体分散液互溶、且稳定存在的离子液体；优选的，该离子液体为具有亲水性的咪唑类离子液体[Cnmim]X；所述咪唑类离子液体中的阴离子为卤素离子、[NO3]-、[CF3CO]-、[BF4]-和[CF3SO3]-中的至少一种；优选的，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐中的至少一种；
所述步骤(1)中将所述碳纤维置于酸溶液中进行电催化氧化得到活化后的碳纤维，是以铂网电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，在+3V的恒电位的条件下电催化氧化10min；优选的，所述酸溶液是硫酸溶液与硝酸溶液两者的混合溶液，所述硫酸溶液与所述硝酸溶液两者的体积比优选为1：1，所述硫酸溶液中硫酸的浓度不低于96％，所述硝酸溶液中硝酸的浓度不低于64％。
4.如权利要求1所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法，其特征在于，所述步骤(2)中进行电沉积得到石墨烯修饰的碳纤维，是利用三电极体系在恒电位的条件下进行的，沉积电位为-1.0V～-3.0V，沉积时间为1min～20min。
5.如权利要求2所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法，其特征在于，所述步骤(3)中进行电沉积得到负载有金属颗粒或金属氧化物颗粒的所述石墨烯/碳纤维，是利用三电极体系在恒电位的条件下进行的。
6.如权利要求2所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的所述金属颗粒或所述金属氧化物颗粒为具有催化活性的纳米材料，优选为Pt纳米颗粒、Au纳米颗粒、Ag纳米颗粒、Pd纳米颗粒、双金属PtAu纳米颗粒、MnO2纳米片、Fe2O3纳米颗粒中的至少一种；
所述步骤(3)中的所述溶解有金属离子或金属氧化物的前驱体溶液为可溶性金属盐溶液。
7.如权利要求1－6任意一项所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法电沉积得到石墨烯/碳纤维。
8.如权利要求7所述石墨烯/碳纤维，其特征在于，该石墨烯/碳纤维还负载有具有催化活性的纳米材料；优选的，所述具有催化活性的纳米材料为金属颗粒或金属氧化物颗粒。
9.如权利要求1－6任意一项所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法电沉积得到石墨烯/碳纤维在过氧化氢检测中的应用。
10.如权利要求1－6任意一项所述利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法电沉积得到石墨烯/碳纤维作为自支撑的柔性电极在过氧化氢电化学传感器中的应用。
CN201610841489.4A 2016-09-22 2016-09-22 利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用 Active CN106483172B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610841489.4A CN106483172B (zh) 2016-09-22 2016-09-22 利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610841489.4A CN106483172B (zh) 2016-09-22 2016-09-22 利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106483172A true CN106483172A (zh) 2017-03-08
CN106483172B CN106483172B (zh) 2019-05-07

Family

ID=58268662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610841489.4A Active CN106483172B (zh) 2016-09-22 2016-09-22 利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106483172B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106970128A (zh) * 2017-04-13 2017-07-21 浙江大学 一种柔性ZnO纳米晶复合碳纤维及氧化石墨烯葡萄糖探测器及其制备方法
CN107064252A (zh) * 2017-03-24 2017-08-18 广东工业大学 一种过氧化氢传感器及其制备方法与应用
CN107619618A (zh) * 2017-10-30 2018-01-23 成都新柯力化工科技有限公司 一种改善石墨烯在涂料中分散性的方法
CN107703196A (zh) * 2017-09-22 2018-02-16 中国石油化工股份有限公司 一种石墨烯‑滤纸的制备方法及其作为自支撑的柔性电极的应用
CN108484117A (zh) * 2018-04-09 2018-09-04 合肥聪亨新型建材科技有限公司 一种高强度混凝土复合墙板及其制备方法
CN109267121A (zh) * 2018-11-20 2019-01-25 大连理工大学 一种复合电沉积制备PtM/C催化剂的方法
CN110877902A (zh) * 2019-09-09 2020-03-13 华北水利水电大学 一种自支撑碳纤维的柔性、高选择性非酶尿酸电极碳纤维膜的制备方法及其应用
CN111017911A (zh) * 2019-12-26 2020-04-17 南开大学 一种还原氧化石墨烯及其制备方法和应用
CN111834641A (zh) * 2020-06-24 2020-10-27 中国科学院过程工程研究所 一种石墨烯在离子液体中改性碳毡的制备方法
CN113322678A (zh) * 2021-05-10 2021-08-31 北京化工大学 表面改性碳纤维及其改性方法
CN113504277A (zh) * 2021-04-19 2021-10-15 华东师范大学 一种包裹有抗生物蛋白污染氧化石墨烯微带的碳纤维/镀金碳纤维电极及其制备方法和应用
CN116535224A (zh) * 2023-05-06 2023-08-04 兰溪泛翌精细陶瓷有限公司 一种碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103983677A (zh) * 2014-06-03 2014-08-13 江南大学 一种氧化亚铜/离子液体/复合碳糊电极及应用
CN104034778A (zh) * 2014-06-18 2014-09-10 武汉工程大学 壳聚糖-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极及其制备方法
CN105758918A (zh) * 2016-04-08 2016-07-13 青岛科技大学 一种基于电还原氧化石墨烯和纳米金修饰电极的dna传感器的制备及应用方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103983677A (zh) * 2014-06-03 2014-08-13 江南大学 一种氧化亚铜/离子液体/复合碳糊电极及应用
CN104034778A (zh) * 2014-06-18 2014-09-10 武汉工程大学 壳聚糖-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极及其制备方法
CN105758918A (zh) * 2016-04-08 2016-07-13 青岛科技大学 一种基于电还原氧化石墨烯和纳米金修饰电极的dna传感器的制备及应用方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯晓娟等: "钯/石墨烯/离子液体纳米复合物的过氧化氢电化学传感器", 《应用化工》 *
范跃娟等: "离子液体-石墨烯修饰碳纤维微电极电化学性能研究", 《科技视界》 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107064252A (zh) * 2017-03-24 2017-08-18 广东工业大学 一种过氧化氢传感器及其制备方法与应用
CN106970128A (zh) * 2017-04-13 2017-07-21 浙江大学 一种柔性ZnO纳米晶复合碳纤维及氧化石墨烯葡萄糖探测器及其制备方法
CN107703196B (zh) * 2017-09-22 2020-05-22 中国石油化工股份有限公司 一种石墨烯-滤纸的制备方法及其作为自支撑的柔性电极的应用
CN107703196A (zh) * 2017-09-22 2018-02-16 中国石油化工股份有限公司 一种石墨烯‑滤纸的制备方法及其作为自支撑的柔性电极的应用
CN107619618A (zh) * 2017-10-30 2018-01-23 成都新柯力化工科技有限公司 一种改善石墨烯在涂料中分散性的方法
CN108484117A (zh) * 2018-04-09 2018-09-04 合肥聪亨新型建材科技有限公司 一种高强度混凝土复合墙板及其制备方法
CN109267121A (zh) * 2018-11-20 2019-01-25 大连理工大学 一种复合电沉积制备PtM/C催化剂的方法
CN110877902A (zh) * 2019-09-09 2020-03-13 华北水利水电大学 一种自支撑碳纤维的柔性、高选择性非酶尿酸电极碳纤维膜的制备方法及其应用
CN110877902B (zh) * 2019-09-09 2022-11-01 华北水利水电大学 一种自支撑碳纤维的柔性、高选择性非酶尿酸电极碳纤维膜的制备方法及其应用
CN111017911A (zh) * 2019-12-26 2020-04-17 南开大学 一种还原氧化石墨烯及其制备方法和应用
CN111017911B (zh) * 2019-12-26 2021-07-30 南开大学 一种还原氧化石墨烯及其制备方法和应用
CN111834641A (zh) * 2020-06-24 2020-10-27 中国科学院过程工程研究所 一种石墨烯在离子液体中改性碳毡的制备方法
CN111834641B (zh) * 2020-06-24 2022-03-15 中国科学院过程工程研究所 一种石墨烯在离子液体中改性碳毡的制备方法
CN113504277A (zh) * 2021-04-19 2021-10-15 华东师范大学 一种包裹有抗生物蛋白污染氧化石墨烯微带的碳纤维/镀金碳纤维电极及其制备方法和应用
CN113322678A (zh) * 2021-05-10 2021-08-31 北京化工大学 表面改性碳纤维及其改性方法
CN116535224A (zh) * 2023-05-06 2023-08-04 兰溪泛翌精细陶瓷有限公司 一种碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法
CN116535224B (zh) * 2023-05-06 2023-10-20 兰溪泛翌精细陶瓷有限公司 一种碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106483172B (zh) 2019-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106483172B (zh) 利用离子液体电沉积石墨烯/碳纤维的方法及产物与应用
Wang et al. Engineered IrO2@ NiO core–shell nanowires for sensitive non-enzymatic detection of trace glucose in saliva
Joshi et al. Mesoporous nitrogen containing carbon materials for the simultaneous detection of ascorbic acid, dopamine and uric acid
Zhao et al. In-situ growth of gold nanoparticles on a 3D-network consisting of a MoS2/rGO nanocomposite for simultaneous voltammetric determination of ascorbic acid, dopamine and uric acid
Wang et al. An ultrasensitive non-enzymatic glucose sensors based on controlled petal-like CuO nanostructure
Shu et al. Ultrasensitive electrochemical detection of H2O2 in living cells based on ultrathin MnO2 nanosheets
Ekram et al. Electrochemistry of glucose at gold nanoparticles modified graphite/SrPdO3 electrode–towards a novel non-enzymatic glucose sensor
Wu et al. A novel nonenzymatic electrochemical sensor based on 3D flower-like Ni7S6 for hydrogen peroxide and glucose
Yang et al. Hydrogen peroxide and glucose biosensor based on silver nanowires synthesized by polyol process
Wang et al. PtAu alloy nanoflowers on 3D porous ionic liquid functionalized graphene-wrapped activated carbon fiber as a flexible microelectrode for near-cell detection of cancer
Qian et al. Non-enzymatic glucose sensor based on ZnO–CeO2 whiskers
Li et al. Pt-Pd bimetallic nanocoral modified carbon fiber microelectrode as a sensitive hydrogen peroxide sensor for cellular detection
Li et al. Nonenzymatic glucose sensor based on a glassy carbon electrode modified with chains of platinum hollow nanoparticles and porous gold nanoparticles in a chitosan membrane
Zhang et al. Electrochemical in-vivo sensors using nanomaterials made from carbon species, noble metals, or semiconductors
Ning et al. A novel strategy to synthesize Au nanoplates and their application for enzymeless H2O2 detection
Lee et al. A coral-like macroporous gold–platinum hybrid 3D electrode for enzyme-free glucose detection
CN108375617B (zh) 一种双纳米酶修饰碳纤维复合材料、其制备方法和应用
Ma et al. Fabrication and characterization of non-enzymatic glucose sensor based on bimetallic hollow Ag/Pt nanoparticles prepared by galvanic replacement reaction
CN108982631A (zh) 一种石墨烯单原子金复合材料及其制备方法和应用
Banavath et al. Nanoporous cobalt hexacyanoferrate nanospheres for screen-printed H2O2 sensors
CN107703196A (zh) 一种石墨烯‑滤纸的制备方法及其作为自支撑的柔性电极的应用
Zhong et al. A high-performance amperometric sensor based on a monodisperse Pt–Au bimetallic nanoporous electrode for determination of hydrogen peroxide released from living cells
Baghayeri et al. Investigation about electrocatalytic oxidation of glucose on loaded Ag nanoparticles on functionalized carbon nanotubes
Zhou et al. ZIF-67 MOF-derived Co nanoparticles supported on N-doped carbon skeletons for the amperometric determination of hydrogen peroxide
Mathew et al. Real-time electrochemical quantification of H2O2 in living cancer cells using Bismuth based MOF

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant