[發(fā)明專利]多壁碳納米管-氧化石墨烯納米帶的復合材料、制備方法及在檢測甲基對硫磷中的應用

在審

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• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114105131A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 趙勇;朱禮;吳映璇;易銀輝;柏建山;曾銘;徐正華;周鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州白云機場海關(guān)綜合技術(shù)服務中心
• 主分類號: C01B32/198
• 分類號: C01B32/198;C01B32/168;G01N27/30
• 代理公司: 哈爾濱市晨晟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23219
• 代理人: 朱永林

本發(fā)明多壁碳納米管?氧化石墨烯納米帶的復合材料、制備方法及在檢測甲基對硫磷中的應用涉及分析化學技術(shù)領(lǐng)域；首先將多壁碳納米管縱向部分裂解，得到分別以多壁碳納米管為核心和以氧化石墨烯納米帶作為外殼的核?殼結(jié)構(gòu)材料。用該復合物對玻碳電極進行修飾，構(gòu)建了MP電化學傳感器，不僅可以為快速電子傳遞提供一條路徑，而且提供了許多活性位點，同時由于該復合材料邊緣存在大量的活性含氧基團，可以提高材料的分散性。結(jié)果表明，MWCNTs@GONRs/GCE對MP具有很好的電化學響應，線性范圍在0.01?25μM之間，檢測限低至0.0043μM。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明多壁碳納米管-氧化石墨烯納米帶的復合材料、制備方法及在檢測甲基對硫磷中的應用涉及分析化學技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

甲基對硫磷(MP)是一種擁有幾十年使用歷史的廣譜、快速、高效的有機磷殺蟲劑。它是一種傳統(tǒng)的硝基芳香族化合物，因具有價格低廉和殺蟲能力強等特點而被廣泛應用于養(yǎng)殖場、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和漁業(yè)等領(lǐng)域。然而，由于MP會干擾人體神經(jīng)系統(tǒng)功能和生殖系統(tǒng)，世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)將其歸類為極其危險化學物質(zhì)。

MP對人體有著嚴重的健康威脅，會引起腹痛、呼吸問題、眼睛疼痛、痙攣甚至死亡，因此，對環(huán)境中的MP進行快速定量分析具有非常重要的意義，目前已有多種分析方法用于測定MP，如高效液相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜、表面增強拉曼光譜和電化學方法，其中電化學分析方具有設備成本低、靈敏度高和實驗步驟簡單等優(yōu)點，可用于痕量MP的分析檢測，電化學分析方法中的酶抑制法具有反應快和靈敏度高等優(yōu)點，是一種很有吸引力的方法，基于酶抑制法的生物傳感器中比較常用的酶是乙酰膽堿酯酶(acetylcholinesterase， AChE)，這類傳感器是通過測量MP對酶活性的抑制百分比來間接進行檢測的，然而，酶具有不穩(wěn)定性、易失活和價格昂貴等缺點，最重要的是它是間接的，缺乏選擇性，這使得這種方法的實用性仍然受到了限制，因此，開發(fā)一種穩(wěn)定、可靠的非酶促有機磷農(nóng)藥電化學分析方法具有重要意義。

碳納米管(carbon nanotubes，CNTs)和石墨烯納米片(graphene nanosheets，GNSs) 材料由于具有高電導率、良好的機械化學穩(wěn)定性和高比表面積等優(yōu)點，得以應用于很多領(lǐng)域，也引起了廣泛關(guān)注。CNTs和GNSs同屬于碳納米材料，只是具有不同的結(jié)構(gòu)和電子遷移率。研究表明，碳納米管和石墨烯納米片的復合材料(CNTs-GNSs)可以比單獨的 CNTs管或GNSs表現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學性能，這是因為兩種材料之間具有協(xié)同效應。另一方面，石墨烯納米帶(Graphene nanoribbon，GNRs)是高長寬比的石墨烯帶，比GNSs 具有更多的活性位點。而且它在多個領(lǐng)域都有研究應用，比如鋰離子電池，超級電容器，有機太陽能電池和光電子學等。

Tour等人通過切割和分解碳納米管，得到了產(chǎn)量幾乎近100％的GNRs，并將GNRs用于設備制造，當然，基于CNTs和石墨烯納米帶GNRs的復合材料及其特性還有更多有待挖掘的空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種多壁碳納米管-氧化石墨烯納米帶的復合材料、制備方法及在檢測甲基對硫磷中的應用，首先得到分別以多壁碳納米管(MWCNTs)為核心和以氧化石墨烯納米帶(GONRs)作為外殼的核-殼結(jié)構(gòu)材料(MWCNTs@GONRs)，用該符合材料對玻碳電極(glassy carbon electrode，GCE)進行修飾，構(gòu)建了MP電化學傳感器 MWCNTs@GONRs/GCE，以期具有更寬的線性范圍和更低的檢測限。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

多壁碳納米管-氧化石墨烯納米帶的復合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟a、磁力攪拌濃硫酸，首先將150mgMWCNTs分散在20mL的濃硫酸(98wt％) 的溶液中，并在室溫下通過磁力進行攪拌1h，在進行攪拌過程中硫酸條件有助于裂解 MWCNTs和隨后的形成氧化石墨烯結(jié)構(gòu)；