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电化学还原氧化石墨烯用于四环素电催化检测
  • ISSN号:0253-9837
  • 期刊名称:《催化学报》
  • 时间:0
  • 分类:O6[理学—化学]
  • 作者机构:[1]山东大学环境科学与工程学院,山东省水环境污染控制与资源化重点实验室,山东济南250100, [2]华威大学化学系,考文垂CV47AL,英国, [3]山东大学晶体材料国家重点实验室,山东济南250100
  • 相关基金:国家自然科学基金(21007033);山东大学基本科研业务费专项资金(2015JC017).
中文摘要:

四环素(TTC)因其广泛的抗菌性和低生产成本等特点而成为应用最广泛的兽医药物.TTC的大量使用不可避免地导致其进入地表水、地下水和污水处理厂.迄今,已有许多方法用于TTC检测,包括免疫测定法、微生物检测法和化学-物理法等.然而,这些方法费用高,耗时长或需要复杂的样品预处理过程,不适合现场测量或常规分析.电化学分析法具有操作简单、成本低廉、选择性和灵敏度较高、易实现在线检测等特点,在检测领域具有重要优势.石墨烯在电化学传感器领域表现出优越的应用性能,但有关石墨烯材料应用于电分析和电催化方面的报道仍然有限.石墨烯的前驱体氧化石墨烯(GO)片层底面上具有各种类型的含氧官能团和层状边缘,导致其绝缘并具有很多缺陷,使GO包含了sp2和sp3杂化碳原子,为GO提供了独特的具有化学功能的异构电子结构.通过对GO进行还原,可以生成新的sp2域或者改变含氧官能团的数量和类型,从而为GO提供更多的特殊性质.研究表明,电化学还原是一种绿色快速的还原方法,可以控制GO的还原程度和还原过程.本文利用电化学还原法来调整GO表面的官能团和缺陷度,利用在–0.8 V还原电位下得到的电化学还原氧化石墨烯(ERGO-0.8V)修饰玻碳电极(GC)为工作电极(GC/ERGO-0.8V),采用循环伏安法对溶解在p H=3的缓冲溶液中的TTC进行电化学检测,发现ERGO-0.8V对TTC具有电催化性能.利用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对ERGO-0.8V,ERGO-1.2V,GO及化学还原得到的石墨烯(CRGO)表面官能团和缺陷程度进行了表征,考察了TTC在ERGO-0.8V/GC上的电化学行为,对其电催化还原机理进行了推测.结果表明,与GO,ERGO-1.2V及CRGO修饰电极相比,GC/ERGO-0.8V修饰电极的催化还原峰在0–0.5 V,对TTC表现出独特的电催化性能,GC/ERGO-0.8V电极对浓度为0.1–120 mg/L的TTC溶液具?

英文摘要:

An electrochemically reduced graphene oxide sample, ERGO_0.8v, was prepared by electrochemical reduction of graphene oxide (GO) at -0.8 V, which shows unique electrocatalytic activity toward tetracycline (TTC) detection compared to the ERGO-12v (GO applied to a negative potential of-1.2 V), GO, chemically reduced GO (CRGO)-modified glassy carbon electrode (GC) and bare GC electrodes. The redox peaks of TTC on an ERGO-0.8v-modifled glass carbon electrode (GC/ERGO-0.8v) were within 0-0.5 V in a pH 3.0 buffer solution with the oxidation peak current correlating well with TTC concentration over a wide range from 0.1 to 160 mg/L Physical characterizations with Fourier transform infrared (FT-IR), Raman, and X-ray photoelectron spectroscopies (XPS) demonstrated that the oxygen-containing functional groups on GO diminished after the electrochemical reduction at -0.8 V, yet still existed in large amounts, and the defect density changed as new sp2 domains were formed. These changes demonstrated that this adjustment in the number of oxygen-containing groups might be the main factor affecting the electrocatalytic behavior of ERGO. Additionally, the defect density and sp2 domains also exert a profound influence on this behavior. A possible mechanism for the TTC redox reaction at the GC/ERGO-0.8v electrode is also presented. This work suggests that the electrochemical reduction is an effective method to establish new catalytic activities of GO by setting appropriate parameters.

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期刊信息
  • 《催化学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院大连化学物理研究所
  • 主编:李灿 张涛
  • 地址:大连市沙河口区中山路457号
  • 邮编:116023
  • 邮箱:chxb@dicp.ac.cn
  • 电话:0411-84379240
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-9837
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1195/O6
  • 邮发代号:8-93
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖,中国科协精品科技期刊示范项目
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19199