柔性紙狀氧化石墨的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及SERS探測領(lǐng)域，具體涉及一種柔性紙狀氧化石墨的制備方法及其在探測若丹明6G方面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]表面增強拉曼技術(shù)(SERS)是研宄化學(xué)結(jié)構(gòu)的有力手段，具有選擇性好靈敏度高等優(yōu)點，SERS可以使微量物質(zhì)的信號增強，甚至實現(xiàn)單個分子的檢測，并能分辨同分異構(gòu)體和鑒別分子在表面的吸附取向。制備出靈敏度高、重復(fù)型好且性能穩(wěn)定的的SERS基底，一直是該領(lǐng)域最重要的研宄目標之一。
[0003]石墨烯/氧化石墨烯已經(jīng)被證明有著廣泛的應(yīng)用價值，而其表面增強拉曼襯底是最近又一個很有實際應(yīng)用的發(fā)現(xiàn)。石墨烯/氧化石墨烯的表面結(jié)構(gòu)易于修飾，這種豐富的表面結(jié)構(gòu)能夠提供一個可獨立研宄化學(xué)增強機制的廣闊平臺。目前石墨烯/氧化石墨烯的制備方法有機械剝離法、CVD法、化學(xué)法等，但以上方法均受限于其高昂的成本或是復(fù)雜的工藝，因此無法充分滿足實際的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低柔性紙狀氧化石墨的制備方法及其應(yīng)用。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種柔性紙狀氧化石墨的制備方法，包括如下步驟:
[0007](I)氧化石墨的制備
[0008]取120?240mL質(zhì)量分數(shù)為98%濃硫酸與13?26mL質(zhì)量分數(shù)為85%的濃磷酸混合；然后向I?2g鱗片石墨中慢慢地倒入上述混合酸，其中，鱗片石墨為100?800目；將混合反應(yīng)物置于已經(jīng)預(yù)先加熱到40?80°C的磁力攪拌油浴鍋中，并開始慢幔地加入6?12g KMnO4;加完KMnO 4后，將反應(yīng)體系在40?80°C下加熱4?8h ;然后向反應(yīng)體系中加入質(zhì)量分數(shù)為5?15%的H2O2，直到溶液顏色由黑色變成亮黃色，且不再產(chǎn)生氣泡為止；最后將反應(yīng)體系在40?80°C磁力攪拌情況下繼續(xù)反應(yīng)2?4h ;待自然冷卻至室溫后，用去離子水與無水乙醇循環(huán)離心洗滌混合物，離心轉(zhuǎn)速為5000?8000rpm，將反應(yīng)物洗滌到pH =5?7 ;將離心洗滌之后的氧化石墨溶液保存到棕色試劑瓶中；
[0009](2)柔性紙狀氧化石墨的制備
[0010]將(I)中所得的氧化石墨稀釋到4mg/mL，取30ml真空過濾，使其在尼龍微孔濾膜上形成一層氧化石墨膜，然后60°C烘干10h。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟(I)中混合酸是質(zhì)量分數(shù)98%的濃硫酸與質(zhì)量分數(shù)85%的濃磷酸按照體積比為9: I配制而成的；200目鱗片石墨與KMnO4的質(zhì)量比為1: 6。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟(I)中的混合酸是把20mL質(zhì)量分數(shù)85%的濃磷酸慢慢地倒入裝有180mL質(zhì)量分數(shù)98%的濃硫酸的容器中混合而成；200目鱗片石墨與KMnO4的質(zhì)量分別為 1.500g 和 9.0OOgo
[0013]優(yōu)選地，所述步驟(I)中H2O2的質(zhì)量分數(shù)為10% ;加完KMnO4之后的反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時間為6h ;加完H2O2之后的反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時間為3h。
[0014]優(yōu)選地，離心洗滌依次用去離子水和無水乙醇循環(huán)洗滌5次以上；離心轉(zhuǎn)速為6000rpm ;洗至 pH = 6。
[0015]優(yōu)選地，氧化石墨尺寸分在在I微米至50微米，微孔濾膜孔徑在220nm。
[0016]優(yōu)選地，所述的柔性紙狀氧化石墨可以作為SERS基底，用于羅丹寧6G的探測。
[0017]本發(fā)明的制備方法具有工藝簡單、成本低，且容易制成各種形狀等優(yōu)點，且制備而成的柔性紙狀氧化石墨具有明顯的拉曼增強效果，使其在SERS探測領(lǐng)域有較好的發(fā)展前景。通過以上制備方法所制備的柔性紙狀的氧化石墨SERS基底，經(jīng)過羅丹明6G探測實驗發(fā)現(xiàn)，有著比較靈敏的探測效果。羅丹明濃度的探測極限為10_8mol/L，與其他SERS基底相比，有明顯的提高。因此，該方法制備的柔性紙狀的氧化石墨烯SERS襯底可廣泛應(yīng)用于羅丹明6G的探測領(lǐng)域，并且有較好的發(fā)展前景。
【附圖說明】
[0018]圖1中的a為石墨的XRD衍射圖，b、c、d分別是柔性紙狀氧化石墨的XRD、拉曼、紅外圖譜；
[0019]圖2中a、b為柔性紙狀氧化石墨橫截面的SEM圖，c、d為柔性紙狀氧化石墨表面的SEM圖，b中插圖為柔性紙狀氧化石墨的插圖圖片；
[0020]圖3是實施例1所制備的柔性紙狀氧化石墨對不同濃度羅丹明6G的檢測；
[0021]圖4是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0022]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖1-4和實施例對本發(fā)明的構(gòu)思作進一步的說明。同時，說明書中所涉及的各種原料，均購自市場。
[0023](I)氧化石墨的制備:
[0024]配置180mL濃硫酸(質(zhì)量分數(shù)98 % )與20mL濃磷酸(質(zhì)量分數(shù)85 % )的混合酸，然后將混合酸沿?zé)诼氐谷胙b有1.500g鱗片石墨(200目)經(jīng)充分清洗干凈干燥的500mL燒杯中；然后將反應(yīng)物置于已經(jīng)預(yù)先加熱到50°C的油浴鍋中，并開始慢慢地加入9.0OOg KMnO4;加完KmnO 4后，讓反應(yīng)體系繼續(xù)反應(yīng)6h后，開始加入稀釋后的質(zhì)量分數(shù)為10%的H2O2，直到溶液顏色由黑色變?yōu)榱咙S色，繼續(xù)反應(yīng)3小時后，讓反應(yīng)體系自然冷卻至室溫。
[0025]用去離子水和無水乙醇循環(huán)對所的產(chǎn)物在6000rpm的轉(zhuǎn)速下離心洗滌至Ph = 6，然后以水溶液形式保存氧化石墨于棕色瓶試劑中。
[0026](2)柔性紙狀氧化石墨的制備
[0027]將(I)中所得的氧化石墨稀釋到4mg/mL，取30ml真空過濾，，使其在尼龍微孔濾膜上形成一層氧化石墨膜，然后60°C烘干10h。
[0028]如圖3所示，做制備的柔性紙狀氧化石墨SERS基底對不同濃度的羅丹明6G溶液的探測，結(jié)果顯示其羅丹明6G容易濃度的探測極限為10_8mol/L。
[0029]從圖4中可以看出:真空過濾時，可以根據(jù)不同的需求選擇不同的模具，生產(chǎn)出不同形狀的產(chǎn)品。
[0030]以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種柔性紙狀氧化石墨的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)氧化石墨的制備 取120?240mL質(zhì)量分數(shù)為98%濃硫酸與13?26mL質(zhì)量分數(shù)為85 %的濃磷酸混合；然后向I?2g鱗片石墨中慢慢地倒入上述混合酸，其中，鱗片石墨為100?800目；將混合反應(yīng)物置于已經(jīng)預(yù)先加熱到40?80°C的磁力攪拌油浴鍋中，并開始慢幔地加入6?12gKMn04;加完KMnO 4后，將反應(yīng)體系在40?80°C下加熱4?8h ;然后向反應(yīng)體系中加入質(zhì)量分數(shù)為5?15%的H2O2，直到溶液顏色由黑色變成亮黃色，且不再產(chǎn)生氣泡為止；最后將反應(yīng)體系在40?80°C磁力攪拌情況下繼續(xù)反應(yīng)2?4h ;待自然冷卻至室溫后，用去離子水與無水乙醇循環(huán)離心洗滌混合物，離心轉(zhuǎn)速為5000?8000rpm，將反應(yīng)物洗滌到pH = 5?7 ;將離心洗滌之后的氧化石墨溶液保存到棕色試劑瓶中； (2)柔性紙狀氧化石墨的制備 將(I)中所得的氧化石墨稀釋到4mg/mL，取30ml真空過濾，使其在尼龍微孔濾膜上形成一層氧化石墨膜，然后60°C烘干10h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性紙狀氧化石墨的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中混合酸是質(zhì)量分數(shù)98%的濃硫酸與質(zhì)量分數(shù)85%的濃磷酸按照體積比為9: I配制而成的；200目鱗片石墨與KMnO4的質(zhì)量比為1: 6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性紙狀氧化石墨的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的混合酸是把20mL質(zhì)量分數(shù)85 %的濃磷酸慢慢地倒入裝有180mL質(zhì)量分數(shù)98 %的濃硫酸的容器中混合而成；200目鱗片石墨與KMnO4的質(zhì)量分別為1.500g和9.000g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的柔性紙狀氧化石墨的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中H2O2的質(zhì)量分數(shù)為10% ;加完KMnO4之后的反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時間為6h;加完H2O2之后的反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時間為3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性紙狀氧化石墨的制備方法，其特征在于:離心洗滌依次用去離子水和無水乙醇循環(huán)洗滌5次以上；離心轉(zhuǎn)速為6000rpm ;洗至pH = 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5任一項所述的柔性紙狀氧化石墨的制備方法，其特征在于:氧化石墨尺寸分在在I微米至50微米，微孔濾膜孔徑在220nm。
7.—種柔性紙狀氧化石墨的應(yīng)用，其特征在于:所述的柔性紙狀氧化石墨可以作為SERS基底，用于羅丹寧6G的探測。
【專利摘要】本發(fā)明涉及SERS探測領(lǐng)域，具體涉及一種柔性紙狀氧化石墨的制備方法及其在探測若丹明6G方面的應(yīng)用。柔性紙狀氧化石墨的制備方法包括氧化石墨的制備，然后將氧化石墨稀釋到4mg/mL，取30ml真空過濾，使其在尼龍微孔濾膜上形成一層氧化石墨膜，然后60℃烘干10h。本發(fā)明的制備方法具有工藝簡單、成本低，且容易制成各種形狀等優(yōu)點，且制備而成的柔性紙狀氧化石墨具有明顯的拉曼增強效果，經(jīng)過羅丹明6G探測實驗發(fā)現(xiàn)，羅丹明濃度的探測極限為10-8mol/L，與其他SERS基底相比，有明顯的提高。因此，該方法制備的柔性紙狀的氧化石墨SERS基底可廣泛應(yīng)用于羅丹明6G的探測領(lǐng)域，并且有較好的發(fā)展前景。
【IPC分類】C01B31-04
【公開號】CN104692373
【申請?zhí)枴緾N201510109971
【發(fā)明人】吳明在, 劉濤, 張利利, 于欣欣, 白志滿
【申請人】安徽大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月12日