基于氧化石墨烯-SELEX技术对氟苯尼考核酸适配体的筛选及其结构分析

氟苯尼考(FFC)具有胚胎毒性,在食用动物组织中残留会严重危害消费者的健康与安全。为建立快速检测动物性食品中FFC残留的方法奠定基础,本研究根据引物设计原则,设计了上下游引物,根据引物序列构建长度为80 bp的随机单链寡核苷酸(ssDNA)文库,其3'端和5'端为固定的20 bp引物结合位点,中间为40 bp的随机序列。通过氧化石墨烯-富集配体系统进化技术(GO-SELEX)筛选,即将经过预处理的ssDNA文库与等摩尔量的FFC及氧化石墨烯(GO)沉淀共孵育。通过GO的π-π共轭键吸附未结合靶标FFC的ssDNA,已结合靶标的ssDNA(FFC-ssDNA)则留在上清液中,通过离心获得FFC-ssDNA复合物。将每一轮筛选的FFC-ssDNA复合物经离心、抽提、醇沉淀回收所得到的ssDNA做为模板进行PCR扩增,通过链霉亲和素将PCR产物的双链DNA(dsDNA)彻底裂解为单链,作为次级ssDNA文库进入下一轮筛选。每一轮的筛选均计算一次回收率,当回收率变化趋于稳定时,引入反筛选物氯霉素(CAP)、甲砜霉素(TAP),以去除与FFC特异性结合较差的ssDNA。当回收率达到饱和,筛选停止。最终,根据回收率的计算结果共进行了12轮核酸适配体的筛选,其中有10轮为正筛选,第7轮和第11轮为反筛选。PCR结果显示,经12轮筛选均得到了所需要的目的ssDNA片段。对第9轮和第12轮的筛选产物克隆并测序,共得到46条不同的核酸适配体序列。经对46条核苷酸序列的二级结构、自由能(△G)预测和亲缘性分析,最终得到A1、A26、A27、A31、B18、B28、B30、B37共8条候选核酸适配体。通过测定8条候选适配体的解离常数(Kd值)分析其与FFC的亲和性。结果显示,8条候选适配体的Kd值在11.811 nmol/L~54.097 nmol/L;利用相同浓度的FFC、CAP、TAP对其中亲和性较高的A26和B18进行特异性试验,结果表明两条核酸适配体均可以与FFC特异性结合,且B18与FFC的特异性结合作用更强,可作为FFC的特异性核酸适配体。本研究首次对FFC的核酸适配体进行SELEX筛选,为建立快速检测动物性食品中FFC残留方法奠定基础。

还原氧化石墨烯膜负载Co_(3)O_(4)活化过硫酸氢钾降解罗丹明B

以RGO(还原氧化石墨烯膜)为载体,采用水热法制备RGO/Co_(3)O_(4)高效复合催化剂。通过XRD(X射线衍射仪)、SEM(扫描电子显微镜)和XPS(X射线光电子能谱仪)等手段对复合催化剂的结构、形貌和化学组成等进行表征,并以RhB(罗丹明B)为降解物评价复合催化剂活化PMS(过硫酸氢钾)的反应活性。另外,考察了PMS质量浓度、RhB初始质量浓度、pH值及温度对催化剂活化PMS降解RhB的影响。结果表明:在PMS质量浓度为100 mg/L、RhB初始质量浓度为10 mg/L、pH值为7、温度为25℃时反应18 min对RhB降解率为98%。自由基捕获实验结合ESR(电子顺磁共振)结果表明体系中同时存在SO_(4)^(-·)和HO·2种活性自由基。循环实验结果显示催化剂经过5次循环使用后对RhB的降解率仍保持90%以上,显示优异的循环稳定性。

改性氧化石墨烯膜处理印染废水的能力与机理

在m[硫脲(TU)]∶m[氧化石墨烯(GO)]=1∶2、pH=9、反应温度80℃、反应时间60 min的条件下制备了TU改性GO纳米片(记为TU-GO),将TU-GO在聚醚砜(PES)微孔膜上沉积,制备出TU改性GO膜(记为TU-GOM)。当TU-GOM在PES上的负载量为238.73 mg/m^(2)时,其对甲基橙(MO)、罗丹明B(Rh B)、亚甲基蓝(MB)的截留率分别为94.01%、87.07%和99.67%。为优化TU-GO对Rh B的截留效果,使用TU和氯化胆碱(Ch Cl)组成低共熔溶剂(DES)制备了改性氧化石墨烯膜(DES-GOM)。在m(TU)∶m(Ch Cl)=1∶2、改性温度90℃、改性时间1 h的最佳条件下,制备的DES-GOM对MO、MB的截留率分别为93.95%、99.24%,对Rh B截留率提升至99.16%。采用SEM、EDS、FTIR、XRD及拉曼光谱对样品进行了表征,对TU交联GO过程的还原机理和增稳机理进行了分析。

氧化石墨烯增强海藻酸钠——金刚石膜片机械强度研究

利用溶胶-凝胶(SG)技术制备氧化石墨烯增强的海藻酸钠-金刚石膜片。采用光学显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等对膜片进行了研究,通过电子万能试验机对膜片的机械强度进行了测量,并分析了膜片拉伸样条的断口形貌。结果表明,金刚石粉末、海藻酸钠和氧化石墨烯能够混合在一起;当氧化石墨烯的浓度为0.05wt.%时,加入氧化石墨烯的海藻酸钠-金刚石膜片的拉伸强度比纯海藻酸钠-金刚石膜片提高了63.13%;对于未加入石墨烯的膜片断口出现毛糙分层现象,而加入石墨烯的膜片断口呈现较为整齐的断面。

石墨烯和氧化石墨烯制备技术与应用研究进展

石墨烯作为仅有单原子层厚度的一类二维结构碳材料,具有优异机械性能、良好导热性能、高的比表面积、良好的光透过率和快速电子迁移率等独特的物理化学性能;而氧化石墨烯是石墨向石墨烯转变过程中的一类衍生物,与石墨和石墨烯相比,由于层间和边缘具有丰富的功能基团,赋予其从亲水性和到疏水性可调、高化学活性、高吸附性能以及可协调的光电性能等。基于石墨烯及氧化石墨烯优异的性能,其在机械、光电、信息技术和催化等领域具有广阔的应用前景,且随着对石墨烯和氧化石墨烯结构和性能认识的不断深入,其制备技术和应用领域将不断扩大。综述了石墨烯、氧化石墨烯的制备技术,及其在各个领域中的应用进展,同时对它们的发展前景进行了展望。

氧化石墨烯基复合薄膜材料的制备技术及应用进展

氧化石墨烯因其特殊的物理和化学性质成为近年来研究的热门材料,有关氧化石墨烯基复合薄膜材料的制备、功能化及应用成为当下的前沿和热门课题。综述了氧化石墨烯基复合薄膜材料的组装方法与性能研究,包括氧化石墨烯基复合Langmuir‐Blodgett(LB)膜、氧化石墨烯基复合静电纺丝膜以及其他氧化石墨烯基复合薄膜,归纳总结了氧化石墨烯基复合膜近期的研究进展,并对其应用前景进行了展望。

石墨烯-碳纳米管复合纤维高灵敏度测温性能

以碳纳米管(CNT)为填料、氧化石墨烯(GO)溶液为主体,通过化学限域水热法制备了含有不同质量碳纳米管的石墨烯-碳纳米管复合纤维。发现石墨烯-碳纳米管复合纤维热电性能随着氧化石墨烯与碳纳米管质量比的增加有提升趋势。利用瞬态电热(TET)技术研究了石墨烯-碳纳米管复合纤维的测温性能,并分析了其导电机理。结果表明,石墨烯-碳纳米管复合纤维的测温性能表现良好,且随着温度的降低,测温性能进一步提升。在30 K时,电阻温度系数(TCR)为0.05 K^(-1),特征响应时间为0.56 s;电流热退火后结构尺寸增大了0.5倍。导电机理由热激活传导(150~292 K)转变为最近邻跳跃(NNH)传导(70~150 K)和可变范围跳跃(VRH)传导(30~70 K)。为石墨烯-碳纳米管复合纤维在高灵敏度温度传感器上的应用提供了理论支撑。

PEDOT∶PSS/氧化石墨烯柔性多通道电极的制备与性能研究

采用超声分散和机械混合方法制备可打印的氧化石墨烯(GO)油墨,并利用3D打印技术和转印技术在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上制备了多通道神经电极。结果表明:GO质量分数为7%时,油墨的黏度和储存模量最佳。在掺杂GO质量的50%的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯硅氧烷)(PEDOT∶PSS)后,油墨的稳定性提高,电阻率下降了100倍。同时PEDOT∶PSS的引入提高了GO片层之间的结合力,避免了电极在干燥过程中的开裂。经过氢碘酸的处理后,电极的电阻率降低了近100倍,掺杂了PEDOT∶PSS电极的电荷储存容量增加了近1.7倍。在1kHz时的电化学交流阻抗由108Ω/cm^(2)降低至70Ω/cm^(2)。该研究为通道柔性神经电极的制备和打印油墨的设计提供了一个简单可行的方法。

氧化石墨烯快速修饰表面等离子体共振传感芯片的研究

表面等离子体共振(SPR)是近年来兴起的一种光学检测技术。其主要利用光波经全反射后产生的倏逝场与金属相互作用而感知外界介质的折射率变化。理论上任何介质折射率变化现象的发生都能被SPR技术检测到。在实际应用中,SPR传感器存在灵敏度不高,检测信号不强等缺点,因此对提高SPR传感器检测灵敏度的研究一直备受关注。氧化石墨烯又被看成是石墨烯的氧化物,它有着与石墨烯相近似的光电学特性,但又比石墨烯更容易进行化学修饰,因此被广泛用作SPR传感芯片的表面镀层来提高灵敏度。将氧化石墨烯用于修饰SPR芯片以提高灵敏度的报道很多,但对氧化石墨烯的使用量说法不一,并且在制备氧化石墨烯修饰传感芯片时需要浸泡很长一段时间,大大影响了芯片制备效率。该研究中使用长直链功能化聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)对SPR金芯片表面进行化学改性,用流动冲刷的方法使氧化石墨烯溶液对芯片进行修饰。通过对折射率变化响应信号的对比,最终确定氧化石墨烯最佳使用浓度为0.5 mg·mL^(-1),并且将修饰时间降到20 min以内。研究了不同波长入射光对氧化石墨烯修饰后芯片共振峰的影响,并对芯片整体性能进行了评估,得到950 nm入射光波下芯片灵敏度为243.2°·RIU^(-1),品质因数(FOM)值为82.2 RIU^(-1)。这一数值比在原始800 nm入射波长下的同芯片灵敏度提高了33.3%,FOM值提高了36.1%;是800 nm波长下裸金芯片灵敏度的4倍,FOM值的3.41倍。该研究所提出快速制备氧化石墨烯修饰SPR传感芯片有着成本低,制作快等优点,在生化检测领域有着广阔的应用前景。

少层氧化石墨烯材料的理化性能表征分析

氧化石墨烯材料具有优异的物理化学性质,在能源、环境、生物医药和传感器等众多领域具有广泛应用。氧化石墨烯材料表面具有丰富的电负性官能团,能够与活性组分通过化学耦合作用进行负载和分散,可有效提高复合材料的性能,被认为是理想的载体材料。国家标准定义少层石墨烯材料是3到10个完整的石墨烯层堆垛构成的二维材料。目前很少有文献系统报道少层氧化石墨烯材料的关键理化性能参数的表征分析。本研究基于超声辅助Hummers法制备了高质量少层氧化石墨烯材料,并依据先进表征技术测量分析了少层氧化石墨烯的物相组成、微观结构、厚度/层数、表面官能团、结构缺陷等关键理化性能参数,为氧化石墨烯材料的检测分析及下游粉体复合材料的应用研究提供了重要参考。

氧化石墨烯-过硫酸盐联合去除水中四溴双酚S的研究

采用改良的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),探究了GO-过硫酸盐(PS)联合去除水中四溴双酚S(TBBPS)的效果。结果表明,制得的GO具有优良的吸附性能和良好的催化活化作用,GO与PS的联合体系可有效去除水中的TBBPS。在反应温度为25℃、m(GO)∶m(PS)=2∶1时,经20 min反应后TBBPS的去除率可达到99.84%;在此基础上,适当地降低GO和PS的投加质量比、提高反应温度可提高TBBPS的去除率。液相氧化还原电位(ORP)和自由基检测结果表明,GO对PS有明显的活化作用,活化过程中会产生硫酸根自由基(SO-4·)和羟基自由基(·OH)。

PEI接枝改性微晶氧化石墨烯技术研究

以湖南郴州微晶石墨制备的氧化石墨烯(GO)为原料,PEI为有机改性剂,采用溶胶-凝胶法制备PEI改性微晶氧化石墨烯,并对制备好的改性石墨烯支撑薄膜,进行油水分离形成研究。结果表明:当GO与PEI质量比为1:2时,改性产物接枝效果最好。通过XR D、红外等表征手段对改性机理进行研究,发现PEI通过共价键和离子键与GO片相互连接,形成大片集合体。

微接触印刷技术转移Au纳米粒子及氧化石墨烯复合图案及其性质研究

通过改良的"Hummers方法"制得氧化石墨烯,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性印章的微接触印刷技术,以Au膜和氧化石墨烯溶液为"墨水",通过二次印章转移,分别将Au纳米粒子和氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)转移至修饰了(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)的ITO基底(APTES/ITO)表面.利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)等表征图案,结果表明转移的AuNPs和GO组成的复合图案均匀,致密性较好.利用表面电势显微镜(Surface Potential Microscope,SEPM,KFM)测定了各部分的表面电势,以APTES/ITO基底表面为表面电势零点,各部分表面电势大小为:APTES/ITO>GO>Au(0,-11.6,-44.2 mV).

基于光雕技术的还原氧化石墨烯压力传感器制备

石墨烯目前已被广泛用于压力传感器的制备,但由于传统石墨烯制备方法的制约,大部分已报道的压力传感器都只在较低范围内具有高灵敏度,无法用于宽范围的压力检测。文中将氧化石墨烯涂覆在贴有柔性薄膜的光雕光盘表面,通过光雕技术将氧化石墨烯进行了图案化还原,并将其用于制备测量宽压力范围的压力传感器。结果表明,此压力传感器对0~500 k Pa的压力范围有很好的线性响应,并且具有良好的稳定性。

基于微喷技术的氧化石墨烯基层层自组装电极涂层

改变以传统浸涂法为基础的层层自组装成膜,进一步结合规模化、可控性和均匀性超声雾化微喷技术,在柔性聚酰亚胺基底表面成功制备以静电相互作用力为驱动力的氧化石墨烯基层层自组装(GO–NH2/GO–COOH)n电极涂层,进而通过加热还原处理获取(RGO–NH2/RGO–COOH)n,提升电极涂层导电性。结果表明,基于超声雾化微喷技术的层层自组装导电薄膜可被规模化均匀制备,且随着薄膜层数的增加导电性增强。另外,与浸涂法层层自组装成膜相比,在n=20时,还原后的薄膜方阻由(923.3±29.3)kΩ/sq明显降低至(227.7±12.1)kΩ/sq。因此,进一步改善还原条件后,其未来可被潜在应用于一系列柔性电子器件。

氨水改性氧化石墨烯高效催化Knoevenagel缩合反应

通过浸渍法制备了氨水改性氧化石墨烯，考察了其在苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应中的催化性能。通过X射线粉末衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、NH3程序升温脱附（NH3-TPD）、元素分析等对催化剂进行了表征，考察了工艺条件对其催化剂性能的影响。结果表明：氨水改性氧化石墨烯可以有效地将NH＋4固载于氧化石墨烯表面；氧化石墨烯经氨水改性后在苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应中表现出良好的催化性能，随着改性实验中氨水质量分数的增加，催化剂的活性不断增加。以质量分数5％的氨水为改性剂制备的催化剂（AW-GO-5％）在60℃、4h下催化苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应，苯甲醛的转化率高达93．6％，产物苄亚基丙二腈的选择性为94．8％，该催化剂重复使用4次后催化活性仍较高。

氧化锌-石墨烯复合电极制备及其对重金属铅的灵敏检测

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯腈（PAN）和醋酸锌（Zn（Ac）2）为纺丝前驱液,利用静电纺丝技术制备Zn（Ac）2-PAN-PVP复合纳米纤维原丝,经高温煅烧得到Zn O纳米纤维。X-射线衍射证明Zn O呈纤锌矿结构。扫描电子显微镜（SEM）显示,Zn O纳米纤维呈中空圆管状。将该Zn O纳米管与石墨烯（RGO）按一定比例混合,采用滴涂法制备Zn O-RGO/GC电极,并用于水体中重金属Pb2＋的检测。方波溶出伏安分析表明,此修饰电极对重金属Pb2＋有灵敏的响应,响应电位约为!0.4 V。在0.1 mol/L HAc-Na Ac（p H=4.6）缓冲溶液中,!1.0 V电位下富集10 min,Zn O-RGO/GC电极对Pb2＋检测的线性范围为2.4×10!9~4.8×10!7mol/L,检出限达到4.8×10!10mol/L（S/N〉3）。此电极容易制作,稳定性好,在用于检测实际水体中Pb2＋时,其结果与电感耦合等离子体-质谱法（ICP-MS）测试值一致。

氧化石墨烯作为新型促进剂加速CO_2水合物生成实验

为了解决气体水合物生成速率慢、储气密度低、生成条件苛刻等难题，利用高压反应釜生成实验装置，探究了添加质量浓度为0．2g／L的氧化石墨烯对CO2水合物生成的诱导时间、气体消耗量及CO2水合物相平衡压力的影响，揭示了温度和压力的变化规律，与去离子水中CO2水合物生成实验进行了比较并分析了其促进机理。结果表明：①氧化石墨烯具有动力学促进和热力学促进的双重作用，能够加快CO2水合物体系的传热传质效率，促进气体溶解，提高成核速率和气体消耗量，降低相平衡压力；②与去离子水相比，氧化石墨烯体系下CO2水合物生成诱导时间缩短了74％～85％；③温度为6℃时，随着初始压力的不同氧化石墨烯均能提高气体消耗量，在4MPa时气体消耗量增长幅度最大，达17．2％，提高了水合物储气密度；④氧化石墨烯降低CO2水合物相平衡压力的最大降幅为20％。结论认为，该新型促进剂能够提高CO2水合物的生成速率和储气密度。

树枝状聚酰胺-胺接枝氧化石墨烯的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附动力学与热力学

通过grafting-from法制备了聚酰胺-胺修饰的氧化石墨烯复合物(GO/PAMAMs),并用红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和透射电子显微镜(TEM)进行了表征。考察了溶液pH、吸附时间、吸附温度、Cu(Ⅱ)初始质量浓度等因素对Cu(Ⅱ)在GO/PAMAMs上吸附过程的影响,并研究了GO/PAMAMs对铜离子的吸附动力学和热力学。研究结果表明,GO/PAMAMs对Cu(Ⅱ)的吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,主要为化学吸附。Langmuir和Freundlich等温模型均可以描述GO/PAMAMs对Cu(Ⅱ)的吸附行为,说明Cu(Ⅱ)在GO/PAMAMs上的吸附是单分子层吸附。自由能变(ΔG),焓变(ΔH)和熵变(ΔS)均大于0,说明GO/PAMAMs对Cu(Ⅱ)的吸附是吸热反应,非自发和熵增过程。

基于氧化石墨烯和碳纳米管的二元杂化物的阻燃性能研究

探讨了氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNT)组成的二元杂化物在聚氨酯泡沫上的阻燃协效作用。利用层层自组装方法,将氧化石墨烯和碳纳米管构成的涂层构筑于软质聚氨酯泡沫的表面,然后通过宏观燃烧测试、锥形量热仪分析等手段对涂层改性的泡沫材料的阻燃性能进行分析。研究结果表明,相较于单一组分(CNT或GO),二元杂化物(CNT/GO)改性的聚氨酯泡沫材料显示出更低的热释放速率峰值和总的热释放量,并且其燃烧后残留的炭渣结构最为完整。因此,由GO与CNT组成的二元杂化物涂层具有更高的阻燃效果。