[发明专利]一种石墨烯-滤纸的制备方法及其作为自支撑的柔性电极的应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯‑滤纸的制备方法及其作为自支撑的柔性电极的应用，本发明是用滤纸作为基底，通过对其关键制备工艺的整体工艺设计、各步骤的反应条件（如反应物浓度、反应温度、反应时间）等进行改进，通过在滤纸表面修饰上石墨烯片层来制备柔性电极，优选的还可以在石墨烯修饰滤纸上继续负载钯纳米粒子，制得钯颗粒‑石墨烯‑滤纸；该石墨烯‑滤纸具有良好的比表面积，并且该可作为自支撑的柔性电极；制得的柔性电极其尺寸可以根据需求非常方便地进行调控，可作为自支撑电极应用于过氧化氢传感器（如浓度传感器），非常适用于检测过氧化氢（如过氧化氢的浓度等），具有灵敏度高的优点。

技术领域

本发明属于材料电化学领域，更具体地，涉及一种石墨烯-滤纸的制备方法及其作为自支撑的柔性电极的应用。

背景技术

电化学传感器具有分析快速灵敏、仪器操作简便和低成本等优势。并且随着纳米材料和电子技术的迅速发展，材料制备技术正逐渐融入到电化学分析中，推动了电化学传感技术取得进一步突破。近些年来，关于电化学传感器方面的研究层出不穷，尤其是将新型功能材料与传统的电化学传感器结合，构建传感器的核心元件——新型的功能电极，并开发出新一代的高性能电化学传感器。基于功能电极材料构建的新型电化学传感器呈现出响应更快、灵敏度更高和稳定性更好等优异的性能。

石墨烯具有超高的机械强度和柔韧性、巨大的理论比表面积和优异的电导性能，以及显著的电化学性能，如较大的电位窗口、较低的电荷转移电阻和快速的电子传递速率等。基于上述其特殊的物理性能和优异的化学性能，石墨烯材料在电化学传感器领域中得到了广泛的应用。石墨烯片层的碳原子层间的π-π堆积和范德华力作用，使得石墨烯具备良好的成膜性，可以制备成石墨烯薄膜/纸。二维石墨烯膜/纸状功能材料一般具有自支撑性、柔性、低密度和高电导率的优势，在柔性储能器件、多功能膜材料和便携式检测仪等多领域表现出巨大的潜在应用。因此，制备高品质的石墨薄膜/纸电极材料对促进电化学传感器的发展至关重要。过氧化氢是生物体系中存在的一种重要小分子，在许多生理过程中发挥重要作用。过氧化氢与植物或动物的生理状态息息相关，因此过氧化氢含量的检测对我们了解生物体和环境的联系具有重大意义。

此外，随着材料电化学技术的发展，利用纳米材料的界面效应等，将石墨烯纳米材料引入柔性电极表面，一方面复合电极本身的能继承基底的柔性、低密度等特性，另一方面也具备了石墨烯的高导电性、大的比表面积等优势，从而对电化学传感器的性能产生特有的促进作用。柔性电极选用自支撑基底并且负载有具有特殊结构和功能的石墨烯材料，这些结构特点赋予了它比表面积大、密度低、原料廉价等优点，使得其在电化学传感器领域的应用十分简易有效，更适合用于过氧化氢的检测。

发明内容

针对现有技术的以上发展现状或改进趋势，本发明的目的在于提供一种石墨烯-滤纸的制备方法及其应用，制备得到的石墨烯-滤纸（包括钯颗粒-石墨烯-滤纸）具有良好的比表面积，并且该石墨烯-滤纸可作为自支撑的柔性微电极，用于检测生理体系中过氧化氢（如过氧化氢的浓度等），具有较高的灵敏度高。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种石墨烯-滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制氧化石墨烯水溶液，滤纸采用实验室用定性滤纸，其中：

所述氧化石墨烯水溶液的浓度为2 mg/mL～10 mg/mL；

所述滤纸的直径为4 cm～16 cm；

（2）将所述步骤（1）中的滤纸浸泡在步骤（1）中配制得到的所述氧化石墨烯水溶液中，接着，提拉出来在烘箱中烘干，反复进行数次，制备得到氧化石墨烯-滤纸；

（3）将所述步骤（2）中得到的氧化石墨烯-滤纸用水合肼蒸汽进行还原处理，即得到石墨烯-滤纸。

作为本发明的进一步优选，上述石墨烯-滤纸的制备方法还包括以下步骤：