CN112934132B - 一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法，将氧化石墨烯分散在水中制得氧化石墨烯分散液，然后向氧化石墨烯分散液中加入氨硼烷，进行水热反应，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶，经过洗涤、冷冻干燥后，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶。本发明还公开了上述制得的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶在汞离子检测中的应用。本发明制得的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶与核酸适配体、荧光基团共同构建的传感方法，对汞离子的检测具有高灵敏度、高选择性，可以用于水体中微量汞离子的定量检测。

Description

一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

汞（Mercury，Hg），又称水银，原子序数80，是一种大密度，银白色、室温下为液态的过渡金属，毒性较强。自工业革命以来，汞在全球大气、水和土壤中的含量已经增加了3倍左右，特别是工业区附近的土壤、大气、水体，这严重污染着人类的生活环境。不仅纯汞有毒，其化合物和盐的毒性大多数都非常高。例如甲基汞，进入人体后遍布全身各器官组织中，侵害神经系统，特别是中枢神经系统，对大脑和小脑造成不可逆的损伤。当进入水体之后，汞可与水中的各种离子、分子、配体等形成络合物，二价汞离子Hg²⁺会与蛋白质和酶中的巯基反应生成牢固的巯汞键，改变蛋白质尤其酶的结构和功能，使细胞结构紊乱，导致人体组织器官病变。

由于汞及其衍生物的巨大毒性和危害，世界卫生组织已将其列为首要考虑的污染物，并规定饮用水中汞的最高限量为6.0 ppb。目前常用的水体中汞的检测方法包括：原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。以上方法均能满足对水体中重金属汞检测的灵敏度要求，但普遍存在仪器设备昂贵复杂、样品预处理过程繁琐耗时、对分析人员技术要求高、检测成本高等问题，从而导致检测费时费力，不利于实现现场快速分析。在生态环境中，痕量的汞离子总是伴随着数倍乃至数万倍的其他金属离子，因此检测方法的高选择性是十分必要的。因此，探索具有高灵敏度的快速分析方法对水体中重金属汞污染的检测仍具有重大意义。

由于部分富含胸腺嘧啶的寡核苷酸链对汞离子具有特异性识别作用，基于此原理可以采用对汞离子具有特异性识别的核酸适配体对汞离子进行快速实时检测，该方法具有选择性强、稳定性高及合成成本较低等优势。其中，基于氧化石墨烯和核酸适配体-荧光基团复合物的传感方法具有简单、经济、快速及灵敏性较高的优势，受到广泛的研究关注。但是，现有的基于基于氧化石墨烯和核酸适配体-荧光基团复合物的传感方法仍存在选择性不高、灵敏度不足的问题，需要对其检测汞离子的能力作出改进。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法和应用。

本发明提出的一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化石墨烯分散在水中制得氧化石墨烯分散液，然后向所述氧化石墨烯分散液中加入氨硼烷，进行水热反应，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶；

S2、将所述硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶洗涤后，进行冷冻干燥，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶。

优选地，所述氧化石墨烯与氨硼烷的质量比为1：（5-7）。

优选地，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为1-3mg/mL。

优选地，所述水热反应的反应温度为160-180℃，反应时间为10-14h。

优选地，所述氧化石墨烯是以石墨粉为原料，采用Hummer法制备氧化石墨，再进行超声剥离制得。

优选地，所述氧化石墨烯的制备方法如下：

先将石墨粉、硝酸钠和浓硫酸在2-4℃搅拌反应1-2h，再加入高锰酸钾，先在6-10℃搅拌反应2-4h，再在35-38℃反应0.5-1h，然后第一次加入去离子水，在90-95℃反应0.5-1h，然后第二次加入去离子水中止反应，加入质量分数为20-30%的双氧水反应15-30min，再加入体积分数为10-15%的盐酸溶液，高速离心，将得到的沉淀洗涤至中性，然后分散在水中得到氧化石墨分散液，先超声剥离，再低速离心，将上层悬浊液干燥，即得；所述石墨粉、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水、盐酸溶液的比例为（0.8-1.2）g：（0.3-0.8）g：（20-30）mL：（2-4）g：（0.5-1.5）mL：（30-50）mL，第一次加入的去离子水的体积与石墨粉的质量之比为（80-100）mL:1g，第二次加入的去离子水的体积与石墨粉的质量之比为（60-80）mL:1g；所述超声剥离的功率为500-1000W，时间为3-5h；所述高速离心的转速为10000-15000r/min，时间为5-10min；所述低速离心的转速为2500-3000r/min，时间为10-20min。

一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶，由所述的制备方法制得。

一种所述的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶在汞离子检测中的应用。

一种汞离子的检测方法，包括下述步骤：

（a）将所述的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶与羧基荧光素标记的ssDNA分子在Tris-HCl缓冲液中分散均匀，在室温下孵育一段时间，得到汞离子检测液；

（b）分别将不同浓度的汞离子标准溶液和所述汞离子检测液按一定比例混合均匀，在室温下孵育一段时间，然后检测520nm处的荧光强度，作出不同浓度汞离子对应荧光强度的线性关系；

（c）将待测溶液和所述汞离子检测液按与步骤（b）相同的比例混合均匀，在与步骤（b）相同的条件下进行孵育，然后检测520nm处的荧光强度，根据步骤（b）得到的线性关系，计算得到待测溶液中汞离子的浓度。

优选地，所述汞离子检测液中，硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的浓度为0.1-0.2g/L，羧基荧光素标记的ssDNA分子的浓度为0.1-0.2μmol/L；

优选地，所述ssDNA分子的具体碱基序列为：5′-TTCTTTCTTCC/i6FAMdT/CCTTGTTTGTT-3。

优选地，所述步骤（b）和步骤（c）中，不同浓度的汞离子溶液和汞离子检测液的体积比、待测溶液和汞离子检测液的体积比相同，均为1：（8-10）。

优选地，所述步骤（a）中，孵育时间为20-40min。

优选地，所述步骤（b）和步骤（c）中的孵育时间相同，均为20-40min。

本发明的有益效果如下：

1、本发明先通过水热法制备出硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶作为前驱体，随后将前驱体进行冷冻干燥制备获得硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶；一方面，通过水热法与冷冻干燥结合，可以有效的保留材料的多孔微纳结构，这样的结构有利于电解质的传递，使得在Hg²⁺检测过程中，Hg²⁺可以随着电解质快速传递，有效地从溶液中转移至表面的ssDNA处，有效地稳定寡聚核苷酸中胸腺嘧啶-胸腺嘧啶(T-T)错配杂交，形成T−Hg²⁺−T这样的胸腺嘧啶与Hg²⁺特异性配位络合物结构，利用这种特殊原理可以高灵敏度、高选择性地检测汞离子(Ⅱ)；另一方面，石墨烯表面富含羧基、羟基等含氧官能团，不利于导电，而本发明通过B,N的掺杂，取代了部分的羟基以及羧基结构，因为有C−OOH，C−OH这样的结构，却没有B−OOH，N−OOH，B−OH，N−OH的结构，所以石墨烯中部分的C原子被B或者N取代后，只能形成六元环状闭合结构，相应的原先那些含氧官能团就会被移除，使石墨烯的六元环状结构得到最大程度的修复，提高了材料的导电性，有利于荧光基团中被激发的电子通过高导电性的基底转移，增强荧光淬灭的效果，从而改善检测效果。本发明通过N、B共掺杂的手段与水热-冷冻干燥的工艺相结合，制得的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯与核酸适配体、荧光基团共同构建的汞离子检测体系，其检测汞离子的线性浓度范围为0.05-1μmol/L，检测底限为10nmol/L，相比传统氧化石墨烯30-180nmol/L的检测范围和30nmol/L的检测底限，具有更宽的检测范围和更低的检测底限，还能避免Ca²⁺，Cd²⁺，Cu²⁺，Mg²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺，Pb²⁺和Zn²⁺等多种金属离子的干扰，具有优良的汞离子检测选择性以及高灵敏度；

2、本发明的制备工艺不使用有毒有害原料，无须高温煅烧处理，工艺流程简单，制备周期短，成本低，可适用于工业化大规模生产。

附图说明

图1-2为实施例1所制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的照片。

图3-5为实施例1所制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的XPS谱图。

图6为实施例1所制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的Raman谱图。

图7为游离羧基荧光素标记ssDNA溶液，羧基荧光素标记ssDNA与汞离子的混合溶液，羧基荧光素标记ssDNA与实施例1制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的混合溶液，以及羧基荧光素标记ssDNA、汞离子与实施例1制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的混合溶液的荧光光谱图。

图8为实施例1所制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶结合羧基荧光素标记核酸适配体后，针对不同浓度汞离子进行检测时在特定波长激发光下的荧光强度。

图9为实施例1所制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶结合羧基荧光素标记核酸适配体结合Hg²⁺和其他金属离子（Ca²⁺，Cd²⁺，Cu²⁺，Mg²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺，Pb²⁺和Zn²⁺）后在特定波长激发光下的荧光强度对比。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将20mg氧化石墨烯分散在水中制得浓度为1mg/mL的氧化石墨烯分散液，然后向氧化石墨烯分散液中加入0.1g氨硼烷，然后在水热釜中，于160℃保温水热反应12h，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶；

S2、将所述硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶用去离子水洗涤3次，然后用液氮冷冻，并进行干燥处理，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶。

其中，氧化石墨烯的制备方法如下：

先将1g石墨粉、0.5g硝酸钠和25mL浓硫酸在4℃搅拌反应1h，再加入3g高锰酸钾，先在10℃搅拌反应2h，再在38℃反应0.5h，然后加入80mL去离子水，在95℃反应0.5h，然后加入60mL去离子水中止反应，加入1mL质量分数为30%的双氧水反应15min，再加入40mL体积分数为10%的盐酸溶液，在10000r/min高速离心5min，将得到的沉淀洗涤至中性，然后分散在水中得到氧化石墨分散液，先在500W条件下超声剥离5h，再在3000r/min低速离心10min，将上层悬浊液干燥，即得。

图1-2实施例1所制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的照片。其中，图2（A)图是样品的称重结果，图2（B)是样品置于脱脂棉上的照片。可以看出，制备的气凝胶样品具有超轻结构。

一种汞离子的检测方法，包括下述步骤：

（a）将上述制得的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶与羧基荧光素标记的ssDNA分子在Tris-HCl缓冲液中分散均匀，在室温下孵育30min，得到汞离子检测液，该汞离子检测液中，硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的浓度为0.167g/L，羧基荧光素标记的ssDNA分子的浓度为0.111μmol/L，ssDNA分子的具体碱基序列为：5′-TTCTTTCTTCC/i6FAMdT/CCTTGTTTGTT-3；

（b）分别将浓度为0.05μmol/L、0.1μmol/L、0.225μmol/L、0.5μmol/L、1μmol/L的汞离子标准溶液和汞离子检测液按体积比为1:9混合均匀，在室温下孵育30min，然后检测520nm处的荧光强度，作出不同浓度汞离子对应荧光强度的线性关系；

（c）将待测溶液和汞离子检测液按体积比为1:9混合均匀，在室温下孵育30min，然后检测520nm处的荧光强度，根据步骤（b）得到的线性关系，计算得到待测溶液中汞离子的浓度。

（一）、材料的表征

对实施例1制得的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶分别进行XPS和Raman测试，结果如图3-6所示。图3-5为材料的XPS谱图。图3表明氮元素成功掺杂入样品中，图4表明硼元素成功掺杂入样品中，图5表明样品表面几乎没有含氧官能团，证明氧化石墨烯被还原。图6为材料的Raman谱图，表明氧化石墨烯在N，B掺杂之后被还原。

（二）、汞离子检测可行性的验证

分别对游离的羧基荧光素标记ssDNA溶液，羧基荧光素标记ssDNA与汞离子的混合溶液，羧基荧光素标记ssDNA与实施例1制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的混合溶液，以及羧基荧光素标记ssDNA、汞离子与实施例1制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的混合溶液进行荧光光谱测试，其中ssDNA分子的具体碱基序列为：5′-TTCTTTCTTCC/i6FAMdT/CCTTGTTTGTT-3，获得的荧光光谱图如图7所示。可以看到，游离的羧基荧光素标记的ssDNA在520 nm 处产生强烈的荧光信号；羧基荧光素标记的ssDNA与汞离子的混合液荧光强度仍维持在高点；羧基荧光素标记的ssDNA与石墨烯气凝胶的混合液，其荧光强度下降至低点，表明羧基荧光素荧光被淬灭；羧基荧光素标记的ssDNA、石墨烯气凝胶与汞离子的混合液，其荧光强度恢复至高点。该结果表明利用本发明制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶和羧基荧光素标记的ssDNA进行水体中汞离子检测是可行的。

（三）、汞离子检测的灵敏度

采用实施例1制得的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶与羧基荧光素标记的ssDNA分子对不同浓度汞离子进行检测，其中ssDNA分子的具体碱基序列为：5′-TTCTTTCTTCC/i6FAMdT/CCTTGTTTGTT-3；具体如下：

将硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶与羧基荧光素标记的ssDNA分子在Tris-HCl缓冲液中分散均匀，在室温下孵育30min，得到汞离子检测液，该汞离子检测液中，硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的浓度为0.167g/L，羧基荧光素标记的ssDNA分子的浓度为0.111μmol/L；分别将浓度为0.05μmol/L、0.1μmol/L、0.225μmol/L、0.5μmol/L、1μmol/L的汞离子溶液和汞离子检测液按体积比为1:9混合均匀，在室温下孵育30min，然后检测520nm处的荧光强度。结果如图8所示。

图8为实施例1所制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶结合羧基荧光素标记核酸适配体后，针对不同浓度汞离子进行检测时在特定波长激发光下的荧光强度。从图8可以看出，当汞离子浓度范围为0.05-1μmol/L时,荧光强度与汞离子浓度呈线性关系，检测底限为50nmol/L，该结果表明利用本发明制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶和羧基荧光素标记的ssDNA进行具有定量检测水体中汞离子的潜力。

（四）、汞离子检测的选择性

采用实施例1制得的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶与羧基荧光素标记的ssDNA分子对不同浓度Ca²⁺，Cd²⁺，Cu²⁺，Mg²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺，Pb²⁺和Zn²⁺离子进行检测，其中ssDNA分子的具体碱基序列为：5′-TTCTTTCTTCC/i6FAMdT/CCTTGTTTGTT-3；具体如下：

将硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶与羧基荧光素标记的ssDNA分子在Tris-HCl缓冲液中分散均匀，在室温下孵育30min，得到汞离子检测液，该汞离子检测液中，硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的浓度为0.167g/L，羧基荧光素标记的ssDNA分子的浓度为0.111μmol/L；分别将浓度为0.5μmol/L的Ca²⁺，Cd²⁺，Cu²⁺，Mg²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Zn²⁺，Hg²⁺和汞离子检测液按体积比为1:9混合均匀，在室温下孵育30min，然后检测520nm处的荧光强度，结果如图9所示。

图9为实施例1所制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶结合羧基荧光素标记核酸适配体结合Hg²⁺和其他金属离子（Ca²⁺，Cd²⁺，Cu²⁺，Mg²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺，Pb²⁺和Zn²⁺）后在特定波长激发光下的荧光强度对比。仅有汞离子存在时会产生强烈的荧光信号，表明利用本发明制备的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶和羧基荧光素标记的ssDNA进行水体中汞离子检测具有良好选择性。

实施例2

一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将20mg氧化石墨烯分散在水中制得浓度为1mg/mL的氧化石墨烯分散液，然后向氧化石墨烯分散液中加入0.1g氨硼烷，然后在水热釜中，于160℃保温水热反应12h，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶；

S2、将所述硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶用去离子水洗涤3次，然后用液氮冷冻，并进行干燥处理，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶。

其中，氧化石墨烯的制备方法同实施例1。

实施例3

一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将50mg氧化石墨烯分散在水中制得浓度为1mg/mL的氧化石墨烯分散液，然后向氧化石墨烯分散液中加入0.3g氨硼烷，然后在水热釜中，于180℃保温水热反应13h，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶；

S2、将所述硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶用去离子水洗涤3次，然后用液氮冷冻，并进行干燥处理，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶。

其中，氧化石墨烯的制备方法同实施例1。

实施例4

一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将20mg氧化石墨烯分散在水中制得浓度为1mg/mL的氧化石墨烯分散液，然后向氧化石墨烯分散液中加入0.14g氨硼烷，然后在水热釜中，于180℃保温水热反应14h，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶；

S2、将所述硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶用去离子水洗涤3次，然后用液氮冷冻，并进行干燥处理，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶。

其中，氧化石墨烯的制备方法同实施例1。

实施例5

一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将30mg氧化石墨烯分散在水中制得浓度为3mg/mL的氧化石墨烯分散液，然后向氧化石墨烯分散液中加入0.15g氨硼烷，然后在水热釜中，于160℃保温水热反应14h，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶；

S2、将所述硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶用去离子水洗涤3次，然后用液氮冷冻，并进行干燥处理，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶。

其中，氧化石墨烯的制备方法如下：

先将0.8g石墨粉、0.3g硝酸钠和20mL浓硫酸在2℃搅拌反应2h，再加入2g高锰酸钾，先在6℃搅拌反应4h，再在35℃反应1h，然后加入80mL去离子水，在90℃反应1h，然后加入64mL去离子水中止反应，加入0.5mL质量分数为20%的双氧水反应30min，再加入30mL体积分数为15%的盐酸溶液，在15000r/min高速离心10min，将得到的沉淀洗涤至中性，然后分散在水中得到氧化石墨分散液，先在1000W条件下超声剥离3h，再在2500r/min低速离心20min，将上层悬浊液干燥，即得。

实施例6

一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将20mg氧化石墨烯分散在水中制得浓度为2mg/mL的氧化石墨烯分散液，然后向氧化石墨烯分散液中加入0.1g氨硼烷，然后在水热釜中，于160℃保温水热反应14h，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶；

S2、将所述硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶用去离子水洗涤3次，然后用液氮冷冻，并进行干燥处理，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶。

其中，氧化石墨烯的制备方法如下：

先将1.2g石墨粉、0.8g硝酸钠和30mL浓硫酸在3℃搅拌反应1.5h，再加入4g高锰酸钾，先在8℃搅拌反应3h，再在36℃反应0.8h，然后加入108mL去离子水，在92℃反应0.6h，然后加入84mL去离子水中止反应，加入1.5mL质量分数为25%的双氧水反应20min，再加入50mL体积分数为12%的盐酸溶液，在12000r/min高速离心8min，将得到的沉淀洗涤至中性，然后分散在水中得到氧化石墨分散液，先在800W条件下超声剥离4h，再在2800r/min低速离心15min，将上层悬浊液干燥，即得。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶在汞离子检测中的应用，其特征在于，包括下述步骤：

（a）将硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶与羧基荧光素标记的ssDNA分子在Tris-HCl缓冲液中分散均匀，在室温下孵育一段时间，得到汞离子检测液；

（b）分别将不同浓度的汞离子标准溶液和所述汞离子检测液按一定比例混合均匀，在室温下孵育一段时间，然后检测520nm处的荧光强度，作出不同浓度汞离子对应荧光强度的线性关系；

（c）将待测溶液和所述汞离子检测液按与步骤（b）相同的比例混合均匀，在与步骤（b）相同的条件下进行孵育，然后检测520nm处的荧光强度，根据步骤（b）得到的线性关系，计算得到待测溶液中汞离子的浓度；

所述硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法包括以下步骤：

S1、将氧化石墨烯分散在水中制得氧化石墨烯分散液，然后向所述氧化石墨烯分散液中加入氨硼烷，进行水热反应，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶；

S2、将所述硼氮共掺杂还原氧化石墨烯水凝胶洗涤后，进行冷冻干燥，得到硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶；

所述氧化石墨烯与氨硼烷的质量比为1：（5-7）；

所述氧化石墨烯水分散液的浓度为1-3mg/mL；

所述水热反应的反应温度为160-180℃，反应时间为10-14h；

所述氧化石墨烯的制备方法如下：

先将石墨粉、硝酸钠和浓硫酸在2-4℃搅拌反应1-2h，再加入高锰酸钾，先在6-10℃搅拌反应2-4h，再在35-38℃反应0.5-1h，然后第一次加入去离子水，在90-95℃反应0.5-1h，然后第二次加入去离子水中止反应，加入质量分数为20-30%的双氧水反应15-30min，再加入体积分数为10-15%的盐酸溶液，高速离心，将得到的沉淀洗涤至中性，然后分散在水中得到氧化石墨分散液，先超声剥离，再低速离心，将上层悬浊液干燥，即得；所述石墨粉、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水、盐酸溶液的比例为（0.8-1.2）g：（0.3-0.8）g：（20-30）mL：（2-4）g：（0.5-1.5）mL：（30-50）mL，第一次加入的去离子水的体积与石墨粉的质量之比为（80-100）mL:1g，第二次加入的去离子水的体积与石墨粉的质量之比为（60-80）mL:1g；所述超声剥离的功率为500-1000W，时间为3-5h；所述高速离心的转速为10000-15000r/min，时间为5-10min；所述低速离心的转速为2500-3000r/min，时间为10-20min。

2.根据权利要求1所述的硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶在汞离子检测中的应用，其特征在于，所述汞离子检测液中，硼氮共掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的浓度为0.1-0.2g/L，羧基荧光素标记的ssDNA分子的浓度为0.1-0.2μmol/L；所述ssDNA分子的具体碱基序列为：5′-TTCTTTCTTCC/i6FAMdT/CCTTGTTTGTT-3；所述步骤（b）和步骤（c）中，不同浓度的汞离子溶液和汞离子检测液的体积比、待测溶液和汞离子检测液的体积比相同，均为1：（8-10）；所述步骤（a）中，孵育时间为20-40min；所述步骤（b）和步骤（c）中的孵育时间相同，均为20-40min。

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