L半胱氨酸还原氧化石墨烯的研究

化学还原法制备石墨烯的研究进展王闪闪;王全杰;曲家乐【摘要】石墨烯(Graphene)是当前纳米材料领域研究的热点,而化学还原法则是大规模制备石墨烯的首选.本文综述了近几年来还原氧化石墨烯制备石墨烯的还原剂种类及性能,并对此法制得石墨烯的特性进行对比,阐述不同还原剂的优点.【期刊名称】《西部皮革》【年(卷),期】2013(035)002【总页数】5页(P29-33)【关键词】石墨烯;氧化石墨烯;还原剂【作者】王闪闪;王全杰;曲家乐【作者单位】烟台大学化学化工学院,山东烟台264005;烟台大学化学化工学院,山东烟台264005;国家制革技术研究推广中心,山东烟台264005;陕西科技大学资源与环境学院,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TB3831 引言随着社会迅速发展和人们生活品质的日益提高，对材料的要求越来越高，于是对新型材料的研究也越来越受到世界各国研究人员的重视。

新型材料具备传统材料所不能比拟的优异性能，如刚性好，耐高温，抗氧化，抗疲劳，生物相容性好等。

新型碳材料作为新型材料的新星更是引起了世界各国研究人员的极大兴趣。

2004年，英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地从石墨中分离出石墨烯。

至此三维的石墨，二维的石墨烯，一维的碳纳米管与零维的富勒烯组成了完整的碳系家族。

这不仅使碳系家族更加丰富，而且掀起了研究石墨烯和氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）的热潮。

石墨烯具备众多优异的性能，如导热性、导电性、透光性及优良的力学性能，堪称世上最薄、最坚硬的纳米材料。

近年来，研究人员利用多种方法开展了石墨烯的制备工作，主要包括化学剥离法、金属表面外延法、SiC表面石墨化法和化学还原法等[1]。

目前应用最广泛的合成方法是化学还原法。

石墨烯在氧化的过程中会引入一些化学基团，如羧基（-COOH）、羟基（-OH）、羰基（-C=O）和环氧基（-C-O-C）等，这些基团的生成改变了C-C之间的结合方式，导致氧化石墨烯的导电性急剧下降，并且使具有的各种优异性能也随之消失。

第50卷第4期2021年4月应用化工Applied Chemical IndustryVol.50No.4Apr.2021半胱氨酸改性氧化石墨烯去除水中H g(n)赵博涵蔦林海英▽，冯庆革i,朱奕帆i,廖玉莲i(1•广西大学资源环境与材料学院广西高校环境保护重点实验室,广西南宁530004；2.广西博世科环保科技股份有限公司，广西南宁530007)摘要:通过简单一步合成法，以L-半胱氨酸(L-Cysteine)作为改性剂,合成了工业级半胱氨酸功能化氧化石墨烯吸附剂L-Cyslein e-G0o考察了不同条件下L-Cysleine-GO对Hg(H)吸附性能的变化，如pH、吸附剂投加量、接触时间等;通过FTIR、拉曼光谱和SEM等表征手段,以探究该材料的吸附性能及机理。

实验结果表明，当初始Hg(fl)浓度为200mg/L、pH为7、投加量为1g/L、吸附时间为60min、温度为25t时,最大吸附量为160.71mg/g。

准二级动力学、Freundlich模型与微观表征结果提示吸附机理为疏基等官能团对Hg(D)的化学键合、材料对汞的静电吸附作用，主要为多层化学吸附。

关键词:氧化石墨烯;水中Hg(I)的去除;L-半胱氨酸改性;一步合成法;吸附机理解析中图分类号:TQ424文献标识码:A文章编号：1671-3206(2021)04-0991-06Removal of Hg(U)from water by L-Cysteinemodified graphene oxideZHAO Bo-han,UN Hai-ying1'2,FENG Qing-ge,ZHU Yi-fan,UA0Yu-lian(1.Key Laboratory of Environmental Protection,College of Resources,Environment and Materials,Guangxi University,Nanning 530004,China；2.Guangxi Bossco Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Nanning530007,China)Abstract:Graphene oxide modified with L-Cysteine(L-Cysteine-GO)was prepared by one-step synthesis with L-Cysteine as the modifying agent.The adsorption performance of L-Cysteine-GO on Hg(U)was in­vestigated at different factors such as pH,the dosage of material and contact time.FTIR,Raman spectros­copy and SEM were used to investigate the adsorption properties and mechanism of the materials.The re­sults showed that the maximum adsorption capacity was160.71mg/g when the material was added into initial concentration of200mg/L at pH7,at25弋with the dosage of1g/L in60min.With combination of pseudo-second order kinetics,Freundlich model and material microstructure,it was suggested that the adsorption process can described to the chemical bonding of sulfhydryl groups and Hg(H),electrostatic adsorption between material and Hg(U),which was dominantly controlled by the multi-layer chemical adsorption.Key words:graphene oxide；removal of Hg(H)in water；L-Cysteine modification；one-step synthesis；adsorption mechanism identification现代化工、燃煤、氯碱和混汞炼金等行业所产生的重金属汞污染⑴，因其可对人体产生较高的毒性,导致神经、大脑和肾脏的接触性损害,而备受关注3〕。

石墨烯氧化还原反应的研究及其在传感器领域中的应用石墨烯是一种由碳原子构成的单层平面晶体结构，其独特的物理化学性质使得其在各种领域中得到广泛应用。

其中，石墨烯的氧化还原反应尤其引人关注，这是因为通过对石墨烯进行氧化还原反应可以对其性质进行调控，从而实现对石墨烯的功能化和应用。

一、石墨烯氧化还原反应的研究石墨烯的氧化还原反应是指将石墨烯表面的一些碳原子氧化为羧酸或酮基等官能团，并在适当的条件下还原这些氧化官能团，使其恢复到原来的状态。

这种反应可以通过化学方法和电化学方法进行。

1.化学方法化学方法主要是采用氧化剂进行氧化反应，然后使用还原剂将已经被氧化的石墨烯进行还原。

常用的氧化剂包括硫酸、铬酸和硝酸等，还原剂则包括氢气、氨、水和氢氧化钠等。

2.电化学方法电化学方法主要是通过在空气中施加电场，使得石墨烯表面的一些碳原子被氧化为氧化物，然后通过电还原的方法将其还原为石墨烯。

这种方法可以通过电化学还原和电化学氧化进行。

二、石墨烯氧化还原反应在传感器领域中的应用石墨烯氧化还原反应在传感器领域中的应用较为广泛，主要是利用其表面的氧化还原反应来实现对物质的检测。

1.气体传感器石墨烯氧化还原反应可以通过对石墨烯表面反应的氧化物进行还原，来实现对空气中某些气体成分的检测。

例如，可以通过在石墨烯与其他金属组成的传感器中，来实现对一氧化碳、二氧化碳、氧气和氮气等气体成分的检测。

2.生物传感器生物传感器是指利用生物分子对某些化学物质的特异性识别，来实现对该化学物质的检测。

石墨烯氧化还原反应可以将一些化学物质的结构调控成为生物分子所能识别的结构，从而实现对生物分子的检测。

例如，可以利用石墨烯与DNA相互作用的性质，在石墨烯与DNA组成的传感器中，任意调控DNA的序列和结构，就可以实现对DNA特异性序列的检测。

3.光学传感器石墨烯氧化还原反应可以通过调控其表面的光学性质，来实现对光学信号的检测。

例如，可以将石墨烯与不同的分子组成复合体，利用其表面等离子激元共振现象，达到检测物质浓度的效果。

氧化石墨烯研究报告氧化石墨烯是一种具有巨大潜力的材料，吸引了广泛的研究兴趣。

在过去的几十年中，科学家们对氧化石墨烯进行了广泛的研究，并发现了它在各种领域的应用。

本文将探讨氧化石墨烯的性质、制备方法和应用领域。

首先，我们来了解一下氧化石墨烯的性质。

氧化石墨烯是由碳原子组成的二维材料。

它的结构类似于石墨，但表面上覆盖了一层氧原子。

这层氧原子赋予了氧化石墨烯独特的化学和物理性质。

与其他碳材料相比，氧化石墨烯具有较高的化学稳定性和机械强度。

此外，由于其二维结构和大的比表面积，氧化石墨烯还表现出优异的电子、光学和热学性质。

接下来，我们探讨一下氧化石墨烯的制备方法。

目前，有几种方法可以制备氧化石墨烯，包括化学氧化法、热氧化法和电化学氧化法。

化学氧化法是最常用的方法之一，其原理是将石墨与强氧化剂（如硫酸、硝酸等）反应，使石墨表面覆盖一层氧化层。

热氧化法则是将石墨加热至高温，使其表面氧化。

电化学氧化法是将石墨浸泡在氧化溶液中，通过电流作用使其表面氧化。

这些方法可以根据需要选择合适的制备方法。

最后，我们来看一下氧化石墨烯的应用领域。

由于其独特的性质，氧化石墨烯在许多领域都有广泛的应用。

其中最重要的一项是能源领域。

氧化石墨烯作为电极材料，可以显著提高电池和超级电容器的性能。

此外，氧化石墨烯还可以用作光伏材料，用于太阳能电池的制备。

此外，氧化石墨烯还可以用于传感器、催化剂、储氢材料等领域。

除了能源领域，氧化石墨烯在生物医学和环境污染治理领域也显示出极大的潜力。

由于其高的比表面积和良好的生物相容性，氧化石墨烯可以用于制备生物传感器和药物传输系统。

此外，氧化石墨烯还可以用于水和空气净化，用于去除有害物质和污染物。

综上所述，氧化石墨烯是一种具有许多优秀性质的材料，在能源、生物医学、环境污染治理等领域具有广泛的应用前景。

随着对氧化石墨烯的研究进一步深入，相信它的应用领域将会不断扩大，为人类社会带来更多好处。

希望今后的研究能够进一步探索氧化石墨烯的性质和应用，推动其在各个领域的发展。

氧化石墨烯研究报告氧化石墨烯是一种功能极为重要的材料，也是石墨烯的一种衍生物。

近年来，随着石墨烯的研究不断深入，对氧化石墨烯的研究也日益深入，其在生物、化学和材料等领域都有着广泛的应用。

本文将对氧化石墨烯的研究进行介绍和总结，以期更好的了解该材料的性质及其应用前景。

一、氧化石墨烯的定义氧化石墨烯是指在石墨烯表面上加入氧原子而形成的一种物质。

不同于石墨烯的单层二维结构，氧化石墨烯因其在石墨烯表面上增加了许多的官能基团，从而使得其结构变得更加复杂而多样化。

由于多种官能团的加入，氧化石墨烯的氧含量也随之显著提升，并且其在化学和光学等性质上都表现出了极为丰富的特性。

二、氧化石墨烯的研究进展自从2004年诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆在石墨烯的发现之后，氧化石墨烯的研究也在世界范围内快速展开。

目前，氧化石墨烯的研究主要涉及到其制备、性质及其应用。

以下将分别从这三个方面来讲述其最新研究进展。

1.氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备有多种方法，目前最为流行的是化学还原法、热氧化还原法和电化学氧化法。

其中，化学还原法具有制备简单、工艺易操作等优点，因此最受科研人员的欢迎。

最新研究表明，通过改变还原体系的 pH 值和掺杂元素等条件，可以调控氧化石墨烯的官能团类型、含量和空位缺陷等结构性质，从而获得更加符合特定应用场景需求的氧化石墨烯材料。

2.氧化石墨烯的性质氧化石墨烯的性质在很大程度上决定了其应用前景，因此其性质的研究也是研究者们的主要关注点之一。

最新研究表明，氧化石墨烯与普通石墨烯相比，具有更强的化学反应性和吸附性。

在氧和气体分子的吸附方面，氧化石墨烯表现出了优异的性能，可应用于气体传感器和环境污染监控等领域。

同时，由于氧化石墨烯表面氧含量的增加，官能基团的引入也大大提高了其材料与其他材料间的相容性，为其在催化、分离等领域的应用奠定了基础。

3.氧化石墨烯的应用氧化石墨烯在生物、化学和材料等领域均有广泛的应用前景。

氧化石墨烯化学反应的研究随着现代科技的不断进步，石墨烯作为一种前沿的材料，备受人们的关注。

石墨烯具有巨大的潜能，其物理和化学性质的调控对于发展新型高性能器件和材料有着极为重要的作用。

而氧化石墨烯则是石墨烯的一种重要衍生物质，其化学反应的研究对于石墨烯基材料的开发具有十分重要的意义。

本文旨在探讨氧化石墨烯化学反应的研究现状。

一、氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯的制备是石墨烯研究中的重要工作之一。

当前，最为广泛的制备方法就是Hummers法和Brodie法。

Hummers法是通过氧化石墨烯的“氧沟化”制备氧化石墨烯，其制备流程相对简单，但是存在废弃产物对环境造成的污染和降解石墨烯的问题。

Brodie 法是通过硝酸与硫酸的混合酸对石墨进行氧化制备氧化石墨烯，其过程中不存在石墨烯层的损失，制备的氧化石墨烯层次清晰，但是制备工艺复杂，耗时长，且具有伴随着强酸的高危化学反应。

二、氧化石墨烯化学反应的研究现状氧化石墨烯的化学反应不仅涉及到实验方法的改进，还涉及到其应用产物的开发和应用。

下文将从反应机理和应用方面阐述氧化石墨烯化学反应的研究现状。

1. 氧化石墨烯还原反应氧化石墨烯的还原反应是一种常见的化学反应，是将含氧官能团还原回石墨烯结构的一种方法。

还原方法包括热还原、化学还原等，其中化学还原主要是利用强还原剂如亚砜、氢气、碱金属等的还原作用，可还原氧化石墨烯结构中的氧、羧酸乙酯、羰基等含氧官能团。

研究表明，化学还原方法在保持石墨烯结构完整性的同时，还可以控制氧化石墨烯的电学特性、热学特性、机械性能等性质的改变，为氧化石墨烯在电子器件、储能器件、传感器等领域的应用提供了一种有效的途径。

2. 氧化石墨烯功能化反应氧化石墨烯的化学功能化改性是对氧化石墨烯进行官能团化的一种常见方式。

常见的功能化反应有酰化反应、烷基化反应、环氧化反应等。

功能化的氧化石墨烯可以为其具有很好的生物相容性、可溶性、药物传输、催化剂等一系列应用提供可能。

专利名称：聚L-半胱氨酸和还原氧化石墨烯负载纳米银修饰的玻碳电极及其应用
专利类型：发明专利
发明人：毛烨炫,张西亚,刘亮,李倩,李家寅
申请号：CN202010578797.9
申请日：20200623
公开号：CN111707719A
公开日：
20200925
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属动物性食品中氯霉素残留检测技术领域，公开了一种聚L‑半胱氨酸和还原氧化石墨烯负载纳米银修饰的玻碳电极及利用该电极检测氯霉素的方法。

其通过如以下步骤制备而成：将还原氧化石墨烯负载纳米银经超声至分散均匀得到还原氧化石墨烯负载纳米银溶液；将其滴涂在处理过的裸玻碳电极的表面并干燥，将得到的还原氧化石墨烯负载纳米银修饰玻碳电极置于L‑半胱氨酸水溶液中进行循环伏安扫描聚合，获得聚L‑半胱氨酸和还原氧化石墨烯负载纳米银修饰的玻碳电极。

该电极可以提高氯霉素的响应信号，提高对氯霉素检测的可靠性，实现对动物性食品中氯霉素残留量的定性或定量检测。

申请人：河南农业大学
地址：450002 河南省郑州市金水区文化路95号
国籍：CN
代理机构：郑州联科专利事务所(普通合伙)
代理人：杨海霞
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石墨烯-铜纳米粒子修饰电极电化学检测L -半胱氨酸作者：程原生刘敏吴锁柱来源：《农产品加工·上》2018年第04期摘要：研究建立一种电化学检测L -半胱氨酸的新方法。

首先，用两步电沉积法制备石墨烯-铜纳米粒子修饰电极;然后，以此电极为工作电极，考查缓冲液pH值对L -半胱氨酸测定影响，进一步研究该电极对L -半胱氨酸的响应性能。

随着L -半胱氨酸浓度增大，测得其氧化峰电流值逐渐增大，检测范围为0～0.027 mol/L，检出限为2×10-8 mol/L，响应时间为4～5 s。

建立的方法具有检测范围宽、检出限低、分析速度快、重现性好、选择性高等优点。

关键词：石墨烯;铜纳米粒子;修饰电极;电化学检测;L -半胱氨酸中图分类号：R96 ; ; 文献标志码：A ; ; doi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2018.04.018 Graphene-copper Nanoparticles Modified Electrode forElectrochemical Testing of L-cysteineCHENG Yuansheng1，LIU Min2，*WU Suozhu2（1. Experimental and Teaching Centre，Shanxi Agricultural University，Jinzhong，Shanxi 030801，China;2. College of Food Science and Engineering，Shanxi Agricultural University，Jinzhong，Shanxi 030801，China）Abstract：A new method was developed for electrochemical testing of L-cysteine. First，the graphene-copper nanoparticles modified electrode was fabricated by two-step electrodeposition. Usingthe modified electrode as the working electrode，the effect of buffer pH on the testing of L-cysteinewas studied. Finally，the analytical performances of the modified electrode for testing of L-cysteine was investigated under the optimal conditions. Our results displayed that the oxidation peak current of L-cysteine gradually increased with the increase of its concentration. The detection range was 0～0.027 mol/L with detection limit of 2×10-8 mol/L and the response time of 4～5 s. The developed method had the advantages of wide response range，low detection limit，fast response，good reproducibility，high selectivity，etc.Key words：graphene;copper nanoparticles;modified electrode;electrochemical testing;L-cysteine0 ; 引言L -半胱氨酸是生物体内一种常见的氨基酸，可参与生物体内许多重要的生化反应，如参与谷胱甘肽的合成及细胞还原过程，具有抗氧化、抗衰老、解毒等功能[1]。

专利名称：一种L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料的制备方法专利类型：发明专利
发明人：胡献刚,刘琦,周启星,陈玉明
申请号：CN201410170050.4
申请日：20140425
公开号：CN103961343A
公开日：
20140806
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料的制备方法，步骤如下：1）将氧化石墨烯加入纯净水中得到氧化石墨烯悬浮液；2）加入1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐得到混合液并进行活化反应，活化反应时间为1h；3）加入L-半胱氨酸，反应12h，然后用0.22um的超滤膜过滤，将所得固体物在-50℃下冷冻干燥即可。

所制备的L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料用于降低斑马鱼胚胎的染砷毒性。

本发明的优点是：该L-半胱氨酸—氧化石墨烯纳米材料的制备方法工艺简单、易于实施，用于降低斑马鱼胚胎染砷毒性实验，可使斑马鱼胚胎的畸形率降低15%。

申请人：南开大学
地址：300071 天津市南开区卫津路94号
国籍：CN
代理机构：天津佳盟知识产权代理有限公司
代理人：侯力
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氧化石墨烯的还原研究进展
蒋伟
【期刊名称】《安徽化工》
【年(卷),期】2023(49)1
【摘要】化学剥离法是石墨烯制备方法中一种比较重要的方法,相对于其他方法,此法成本较低,并可以制备大量样品,但是化学法首先制备的是氧化石墨烯,由于氧化的步骤引入了一些含氧官能团,破坏了石墨烯的结构,严重影响了石墨烯的性能及应用,因此氧化石墨烯的还原非常必要。

对目前氧化石墨烯的还原方法进行了总结,并对氧化石墨烯的还原作了展望。

【总页数】5页(P39-43)
【作者】蒋伟
【作者单位】山东铝业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ127
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