CN108435205A - 石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯负载Ag‑Au@Fe3O4的制备方法,包括以下步骤:步骤一,石墨烯的制备;步骤二,GO‑Ag的制备;步骤三,GO‑Ag/Au的制备;步骤四,GO‑Ag/Au‑Fe3O4的制备。该石墨烯负载Ag‑Au@Fe3O4的制备方法,通过制备石墨烯、GO‑Ag、GO‑Ag/Au和GO‑Ag/Au‑Fe3O4,使石墨烯负载Ag‑Au@Fe3O4,从而使材料能够在0.1ppb‑20ppb(线性程度在0.998以上)的范围内定量的对砷的浓度进行检测,在更大范围内对砷进行定性的检测,且其他金属离子对其检测无干扰,由于催化剂负载了Fe3O4纳米粒子,所以增强了催化剂对砷的吸附作用,从而能够实现痕量砷化物的检测。

Description

石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法
技术领域
本发明涉及电化学分析技术领域,具体为一种石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法。
背景技术
砷,俗称砒,是一种类金属元素,在化学元素周期表中位于第4周期、第VA族,原子序数33,元素符号As,单质以灰砷、黑砷和黄砷这三种同素异形体的形式存在。砷元素广泛的存在于自然界,共有数百种的砷矿物是已被发现。砷与其化合物被运用在农药、除草剂、杀虫剂以及许多种的合金中。其化合物三氧化二砷被称为砒霜,是种毒性很强的物质。
目前,金属砷主要作为合金材料应用到铜和铅的合金中。此外,砷也被当作掺杂材料应用到一些半导体材料,如N型半导体材料等,而随着人们健康和环保意识的增强,砷在杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、农药等方面的用量正在逐渐降低。
因为砷具有半金属性,因而也被用作合金材料,例如,在铅中加入2%的砷构成的砷铅合金在军事工业中用以制造子弹头、军用毒药和烟火。在铜中添加0.15%-0.5%的砷制成的砷铜合金可以显著降低铜的导热性和导电性,提高含氧铜的加工塑性,常用于生产火车燃烧室的支撑螺旋杆及高温还原气氛中的零部件。
高纯砷不仅是制取化合物半导体砷化镓、砷化铟等的原料,还是半导体材料锗和硅的掺杂元素,例如,半导体材料硅中掺砷后成为N型半导体,它的自由电子的浓度大大增加,导电能力也大大增加,这些材料被广泛应用于二极管、发光二极管、激光器等的制造中。
砷具有生理和药理作用,也被广泛应用于医药卫生领域,例如,现在已经被抗生素所替代的阿斯凡纳明,就曾被保罗·埃尔利希用于治疗梅毒和锥虫病,有研究表明,一些含砷中药制剂不仅可抑制肿瘤组织生长,还具有抗病原微生物以及抗疟的作用。
砷对昆虫、细菌与蕈类有极大的毒性,因而被应用到木材的防腐剂中。例如,铬酸铜砷(CCA)是木材防腐处理中一种常见的防腐盐。
传统的砷检测方法是用砷溶液滴附在比色卡的表面,然后再通过颜色的比对来确定砷浓度的含量,由于溶液中会存在其他离子,其他离子会影响对砷元素的检测,导致其检测结果不够精准,误差较大,影响实验的结果。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法,解决了传统的砷检测方法是用砷溶液滴附在比色卡的表面,然后再通过颜色的比对来确定砷浓度的含量,由于溶液中会存在其他离子,其他离子会影响对砷元素的检测,导致其检测结果不够精准,误差较大,影响实验的结果的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种石墨烯负载 Ag-Au@Fe3O4的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:石墨烯的制备
A1、将0.5g石墨粉、3.0gKMnO4、63ml浓硫酸和7mlH3PO4加入到150ml 单口圆底烧瓶中,并将所得溶液在0℃下水浴(或油浴)12h;
A2、在做步骤一的同时在冰箱中冻300ml去离子水(不要冻太长时间否则会冻裂烧杯),将反应完的石墨粉溶液(未冷却)快速倒入冻好(全部为冰) 的去离子水中快速搅拌(注意不要溅出),绝大部分冰融化后加入14ml纯H2O2 (溶液由深褐色变为黄色);
A3、将反应完全的溶液静置去除上层清夜,重复三次;
A4、将静置后的溶液超声后放在透析袋(控制好透析袋的长度)中透析3 天左右;
步骤二:GO-Ag的制备
B1、将石墨烯溶液搅拌超声30分钟;
B2、取1/20(即0.025g量)溶液(这里为16.5ml);
B3、将16.5ml石墨烯原液分散到130ml去离子水中;
B4、称取200mgPVP(MW≈29000)加入到石墨烯溶液中;
B5、将溶液9500转、6分钟离心清洗两次后分散在130ml水中,并将所得溶液超声30分钟;
B6、准备好三口圆底烧瓶(250ml)以及冷凝管等玻璃仪器;
B7、将超声完毕的石墨烯溶液加入到烧瓶中,并加入4.5mlAgNO3 (0.2mol/L),并将所得溶液搅拌均匀后油浴加热;
B8、沸腾后(约130℃)加入1.650g柠檬酸钠(务必溶解在水中)内并冷凝回流2.5h(加入后溶液由淡黄色变为黑色);
B9、将反应完毕的溶液6000转、6分钟离心洗涤三次,放在离心管备用;
步骤三:GO-Ag/Au的制备
C1、取1/8制备的GO-Ag溶液分散到150ml溶液中,然后把所得溶液超声10分钟;
C2、取300微升质量分数为1%氯金酸溶液稀释成30ml缓慢加入到正在搅拌的GO-Ag溶液中,溶液的颜色由淡绿色变为黑色;
C3、将制备的GO-Ag/Au溶液6500转、6分钟离心洗涤两次后去除水;
步骤四:GO-Ag/Au-Fe3O4的制备
D1、在40ml EG:DEG=1:19的溶液中加入丙烯酸钠0.1875g、NaAc 0.1875g 和FeCl3·6H2O 0.0675g,并将所得溶液混合均匀;
D2、将ED:DEG溶液加入到去除水的GO-Ag/Au中超声分散均匀;
D3、将ED:DEG溶液倒入50ml反应釜中并在200℃水中加热10h;
D4、将冷却后的反应釜取出,先后分别用乙醇、去离子水9000转、8分钟离心洗涤,放在离心管待取用。
优选的,所述步骤一A1中的所有玻璃仪器都要洗刷干净,不能残留水滴,否则有爆炸危险,并且要在烧瓶瓶口的保鲜膜上多扎几个小孔。
优选的,所述步骤二B3中所得溶液超声30分钟,所述步骤二B4中所得溶液进行搅拌6h。
优选的,所述步骤二B6中所用仪器必须用王水洗净,避免仪器互用。
优选的,所述步骤三C2中所加氯金酸的量并非确定,要根据U-V吸收曲线确定。
优选的,所述石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4电传感材料能够在0.1ppb-20ppb(线性程度在0.998以上)的范围内定量的对砷的浓度进行检测,在较大范围内对砷进行定性的检测,且在检测同时对其他金属离子的干扰,由于催化剂外表包有一层Fe3O4,所以增强了催化剂对砷的吸附作用,从而能够更加准确的砷化物进行检测。
(三)有益效果
本发明提供了一种石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法,具备的有益效果是:该石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法,通过制备石墨烯、GO-Ag、 GO-Ag/Au和GO-Ag/Au-Fe3O4,使石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4,从而使材料能够在 0.1ppb-20ppb(线性程度在0.998以上)的范围内定量的对砷的浓度进行检测,在较大范围内对砷进行定性的检测,且在检测同时对其他金属离子的干扰,由于催化剂外表包有一层Fe3O4,所以增强了催化剂对砷的吸附作用,从而能够更加准确的砷化物进行检测。
附图说明
图1为本发明合成过程的示意图;
图2为本发明GO-Ag的TEM示意图;
图3为本发明GO-Ag/Au的示意图;
图4为本发明RGO-Ag/Au-Fe3O4的示意图;
图5为本发明砷的传感感应曲线示意图;
图6为本发明砷传感拟合直线示意图;
图7为本发明Cu2+、Fe3+离子干扰实验和稳定性试验示意图;
图8为本发明催化剂对砷的吸附测试示意图;
图9为本发明FITR表征的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-9所示,本发明提供一种技术方案:一种石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4 的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:石墨烯的制备
A1、将0.5g石墨粉、3.0gKMnO4、63ml浓硫酸和7mlH3PO4加入到150ml 单口圆底烧瓶中,并将所得溶液在0℃下水浴(或油浴)12h,步骤一A1中的所有玻璃仪器都要洗刷干净,不能残留水滴,否则有爆炸危险,并且要在烧瓶瓶口的保鲜膜上多扎几个小孔;
A2、在做步骤一的同时在冰箱中冻300ml去离子水(不要冻太长时间否则会冻裂烧杯),将反应完的石墨粉溶液(未冷却)快速倒入冻好(全部为冰) 的去离子水中快速搅拌(注意不要溅出),绝大部分冰融化后加入14ml纯H2O2 (溶液由深褐色变为黄色);
A3、将反应完全的溶液静置去除上层清夜,重复三次;
A4、将静置后的溶液超声后放在透析袋(控制好透析袋的长度)中透析3 天左右;
步骤二:GO-Ag的制备
B1、将石墨烯溶液搅拌超声30分钟;
B2、取1/20(即0.025g量)溶液(这里为16.5ml),步骤二B3中所得溶液超声30分钟,步骤二B4中所得溶液进行搅拌6h;
B3、将16.5ml石墨烯原液分散到130ml去离子水中;
B4、称取200mgPVP(MW≈29000)加入到石墨烯溶液中;
B5、将溶液9500转、6分钟离心清洗两次后分散在130ml水中,并将所得溶液超声30分钟;
B6、准备好三口圆底烧瓶(250ml)以及冷凝管等玻璃仪器,步骤二B6 中所用仪器必须用王水洗净,避免仪器互用;
B7、将超声完毕的石墨烯溶液加入到烧瓶中,并加入4.5mlAgNO3 (0.2mol/L),并将所得溶液搅拌均匀后油浴加热;
B8、沸腾后(约130℃)加入1.650g柠檬酸钠(务必溶解在水中)内并冷凝回流2.5h(加入后溶液由淡黄色变为黑色);
B9、将反应完毕的溶液6000转、6分钟离心洗涤三次,放在离心管备用;
步骤三:GO-Ag/Au的制备
C1、取1/8制备的GO-Ag溶液分散到150ml溶液中,然后把所得溶液超声10分钟;
C2、取300微升质量分数为1%氯金酸溶液稀释成30ml缓慢加入到正在搅拌的GO-Ag溶液中,溶液的颜色由淡绿色变为黑色;
C3、将制备的GO-Ag/Au溶液6500转、6分钟离心洗涤两次后去除水,步骤三C2中所加氯金酸的量并非确定,要根据U-V吸收曲线确定;
步骤四:GO-Ag/Au-Fe3O4的制备
D1、在40ml EG:DEG=1:19的溶液中加入丙烯酸钠0.1875g、NaAc 0.1875g 和FeCl3·6H2O 0.0675g,并将所得溶液混合均匀;
D2、将ED:DEG溶液加入到去除水的GO-Ag/Au中超声分散均匀;
D3、将ED:DEG溶液倒入50ml反应釜中并在200℃水中加热10h;
D4、将冷却后的反应釜取出,先后分别用乙醇、去离子水9000转、8分钟离心洗涤,放在离心管待取用,石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4电传感材料能够在 0.1ppb-20ppb(线性程度在0.998以上)的范围内定量的对砷的浓度进行检测,在较大范围内对砷进行定性的检测,且在检测同时对其他金属离子的干扰,由于催化剂外表包有一层Fe3O4,所以增强了催化剂对砷的吸附作用,从而能够更加准确的砷化物进行检测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:石墨烯的制备
A1、将0.5g石墨粉、3.0gKMnO4、63ml浓硫酸和7mlH3PO4加入到150ml单口圆底烧瓶中,并将所得溶液在0℃下水浴(或油浴)12h;
A2、在做步骤一的同时在冰箱中冻300ml去离子水(不要冻太长时间否则会冻裂烧杯),将反应完的石墨粉溶液(未冷却)快速倒入冻好(全部为冰)的去离子水中快速搅拌(注意不要溅出),绝大部分冰融化后加入14ml纯H2O2(溶液由深褐色变为黄色);
A3、将反应完全的溶液静置去除上层清夜,重复三次;
A4、将静置后的溶液超声后放在透析袋(控制好透析袋的长度)中透析3天左右;
步骤二:GO-Ag的制备
B1、将石墨烯溶液搅拌超声30分钟;
B2、取1/20(即0.025g量)溶液(这里为16.5ml);
B3、将16.5ml石墨烯原液分散到130ml去离子水中;
B4、称取200mgPVP(MW≈29000)加入到石墨烯溶液中;
B5、将溶液9500转、6分钟离心清洗两次后分散在130ml水中,并将所得溶液超声30分钟;
B6、准备好三口圆底烧瓶(250ml)以及冷凝管等玻璃仪器;
B7、将超声完毕的石墨烯溶液加入到烧瓶中,并加入4.5mlAgNO3(0.2mol/L),并将所得溶液搅拌均匀后油浴加热;
B8、沸腾后(约130℃)加入1.650g柠檬酸钠(务必溶解在水中)内并冷凝回流2.5h(加入后溶液由淡黄色变为黑色);
B9、将反应完毕的溶液6000转、6分钟离心洗涤三次,放在离心管备用;
步骤三:GO-Ag/Au的制备
C1、取1/8制备的GO-Ag溶液分散到150ml溶液中,然后把所得溶液超声10分钟;
C2、取300微升质量分数为1%氯金酸溶液稀释成30ml缓慢加入到正在搅拌的GO-Ag溶液中,溶液的颜色由淡绿色变为黑色;
C3、将制备的GO-Ag/Au溶液6500转、6分钟离心洗涤两次后去除水;
步骤四:GO-Ag/Au-Fe3O4的制备
D1、在40ml EG:DEG=1:19的溶液中加入丙烯酸钠0.1875g、NaAc 0.1875g和FeCl3·6H2O 0.0675g,并将所得溶液混合均匀;
D2、将ED:DEG溶液加入到去除水的GO-Ag/Au中超声分散均匀;
D3、将ED:DEG溶液倒入50ml反应釜中并在200℃水中加热10h;
D4、将冷却后的反应釜取出,先后分别用乙醇、去离子水9000转、8分钟离心洗涤,放在离心管待取用。
2.根据权利要求1所述的石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法,其特征在于:所述步骤一A1中的所有玻璃仪器都要洗刷干净,不能残留水滴,否则有爆炸危险,并且要在烧瓶瓶口的保鲜膜上多扎几个小孔。
3.根据权利要求1所述的石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法,其特征在于:所述步骤二B3中所得溶液超声30分钟,所述步骤二B4中所得溶液进行搅拌6h。
4.根据权利要求1所述的石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法,其特征在于:所述步骤二B6中所用仪器必须用王水洗净,避免仪器互用。
5.根据权利要求1所述的石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4的制备方法,其特征在于:所述步骤三C2中所加氯金酸的量并非确定,要根据U-V吸收曲线确定。
6.根据权利要求1-5任一项所述的石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4电传感材料的运用,其特征在于:所述石墨烯负载Ag-Au@Fe3O4电传感材料能够在0.1ppb-20ppb(线性程度在0.998以上)的范围内定量的对砷的浓度进行检测,在较大范围内对砷进行定性的检测,且在检测同时对其他金属离子的干扰,由于催化剂外表包有一层Fe3O4,所以增强了催化剂对砷的吸附作用,从而能够更加准确的砷化物进行检测。
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