石墨烯及柔性器件在有机磷类农药残留分析方面的应用

【摘要】石墨烯作为纳米材料家族的典型代表,由于它具有优异而独特的光学、电学和机械性质,引起了科学家们的广泛关注。同时,石墨烯还具有巨大的比表面积,这一特性为研究其在农药污染物的吸附和检测方面的应用提供了可能性。本论文中,成功制备了石墨烯/硅胶纳米复合材料(GCS),以11种有机磷类农药做为吸附对象,探究了GCS对有机磷类农药的吸附效果。利用石墨烯对毒虫畏农药所具有的良好吸附效果,制备了基于电还原氧化石墨烯的柔性器件,并将其应用于水体中毒虫畏农药的检测。本研究工作主要分为两个方面：1：以硅胶作为载体,将石墨烯复合于硅胶上,制备了石墨烯/硅胶纳米复合材料(GCS),并研究了GCS对水体中有机磷类农药的吸附作用。利用光学显微镜、Raman光谱分析仪、傅里叶红外光谱分析仪、热重分析仪、X射线衍射(XRD)、比表面积分析和元素分析对制备的GCS进行表征和分析。将GCS用于吸附水体中11种有机磷类农药(灭线磷、甲拌磷、乐果、甲基对硫磷、甲基嘧啶磷、马拉硫磷、倍硫磷、水胺硫磷、毒虫畏、丙溴磷、杀扑磷),并对GCS用量、吸附时间以及溶液pH值进行优化。此外,本文还将GCS与GCB、活性炭、石墨烯、C18和硅胶五种吸附材料进行了比较。实验表明,GCS具有很好的吸附效果和分离沉淀效果。同时,我们还对吸附机理问题进行了详细的探讨,认为GCS和有机磷农药之间的吸附是P、S和N杂原子作用和π-键作用的结果。2：利用电还原氧化石墨烯的方法制备电还原氧化石墨烯(ERGO),并制备了柔性器件,将其应用于有机磷类农药毒虫畏的检测中。使用Raman光谱分析仪、电子扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对制备的ERGO进行表征。考察了不同氧化石墨烯浓度制备的柔性器件对检测效果的影响。实验结果表明,利用浓度为1mg/L的氧化石墨烯制备成的柔性器件对浓度范围为0.001mg/L到100mg/L的毒虫畏水溶液具有很好的检测效果。
【作者】刘晓彤；
【导师】马永强；
【作者基本信息】中国农业大学，农产品安全，2014，硕士
【关键词】石墨烯；氧化石墨烯；有机磷类农药；检测；吸附；

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