氮摻雜石墨烯的制備及其在重金屬離子檢測中的應用

陳曦,張峰

(青島科技大學環境與安全工程學院,山東青島266042)

隨著人類工業社會的快速發展,環境問題已然成為目前亟待解決的全球重大問題之一[1]。其中,水、土壤等重金屬污染對生態環境以及人類健康都構成了極大的威脅[2]。飲用含鉛、銅、鎘等重金屬離子超標的水能夠引起腎臟疾病、肺部疾病、中風、高血壓以及對腦部也會產生嚴重影響[3-4]。因此,開發一種簡單、靈敏的重金屬離子檢測器件,對水中的重金屬離子檢測分析是十分有必要的。

與其他傳統的重金屬離子檢測方法相比,電化學檢測由于其靈敏度高、成本低、簡單易操作等優點,引發了眾多學者的研究興趣[5-8]。差分脈沖陽極溶出伏安法(DPASV)是一種簡單、靈敏的分析重金屬離子痕量濃度的電分析方法,此外,陽極溶出伏安法(ASV)的一個獨特優勢是它能夠同時檢測幾種金屬離子[9]。

自2004年石墨烯首次成功制備以來,由于其大的比表面積、高電化學穩定性、高導電性、高電催化活性等眾多優異性能,在電化學、傳感、催化、能源存儲等多個領域得到了廣泛的研究[10-12]。此外,將石墨烯與其他化學元素摻雜可以調節其電子特性并打開石墨烯的帶隙,從而拓寬了石墨烯的應用[13]。其中,氮摻雜石墨烯由于其豐富的活性位點及獨特的電化學特性,在電化學、儲能、催化、傳感等領域皆有應用[14-17]。由于N 原子有兩個孤對電子,氮原子比碳原子的電負性更強[18]。因此,氮的電子密度變得更高(導致與正粒子的更強的相互作用),而相鄰碳的電子密度變得更低,從而導致與負粒子的更強的相互作用。……