[发明专利]定量测定水溶液中氧化石墨烯的系统及方法

说明书

一种定量测定水溶液中氧化石墨烯的系统及方法，该方法包括以下步骤：将含氧化石墨烯的待测样品、氧化剂和催化剂的混合溶液送入在线消解单元，以对氧化石墨烯进行紫外光催化降解反应，得到降解气体产物；分离并干燥降解气体产物，并利用载气将降解气体产物输送至介质阻挡放电微等离子体‑原子发射光谱检测单元；介质阻挡放电微等离子体‑原子发射光谱检测单元提供等离子体激发降解气体产物而产生原子发射光谱，并对原子发射光谱进行检测；对获得的原子发射光谱中对应于碳元素的特征光谱进行分析，根据碳元素的光谱信号强度实现对氧化石墨烯的定量测定。本发明实现了亚mg/L水平的氧化石墨烯测定，灵敏度较高，操作简便，运行成本低。

技术领域

本发明涉及环境分析化学领域，尤其涉及一种测定水溶液中氧化石墨烯的系统及方法。

背景技术

氧化石墨烯(GO)是一种典型的碳质纳米材料。GO具有较高的比表面积和表面丰富的官能团，其规模化制备和扩展应用是当今碳材料研究的热点之一。GO在人为生产、运输、使用和处置过程中，不可避免的会被释放到环境中，其对生态系统和人体健康的负面影响正引起学者的关注。GO表面富含羟基、羧基、环氧基等亲水官能团，水溶性和迁移能力非常高。已有研究表明GO可以通过直接渗透和内吞作用进入细胞，进而通过直接损害细胞膜、阻断离子和气体交换、产生活性氧自由基等途径表现出细胞毒性。GO的环境行为与毒性效应与其浓度水平密切相关，因此建立GO的定量分析方法具有重要意义。目前GO的定量分析多采用商品化的总碳测定仪或热裂解方法。但这些技术需要复杂贵重的仪器设备，样品需要量大(如10毫升)，灵敏度低(如10mg/L)，难以用于环境水体中微量浓度水平GO的准确测定。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种定量测定水溶液中氧化石墨烯的系统及方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

作为本发明的一个方面，提供了一种定量测定水溶液中氧化石墨烯的系统，包括进样单元、在线消解单元、气液分离及干燥单元、介质阻挡放电微等离子体-原子发射光谱检测单元(以下简称为DBD-AES检测单元)和数据处理单元，其中：

进样单元，用于将含氧化石墨烯的待测样品、氧化剂和催化剂的混合溶液送入在线消解单元；

在线消解单元，用于供所述氧化石墨烯在氧化剂和催化剂的作用下进行紫外光催化降解反应而得到降解气体产物，并输出含降解气体产物的反应溶液；

气液分离及干燥单元，用于从所述反应溶液中分离和干燥所述降解气体产物，并输送至DBD-AES检测单元；

DBD-AES检测单元，用于提供等离子体激发所述降解气体产物而产生原子发射光谱，以及对所述原子发射光谱进行检测；

数据处理单元，用于对所述原子发射光谱对应于碳元素的特征光谱进行分析处理，根据碳元素的光谱信号强度实现对氧化石墨烯的定量测定。

作为本发明的另一个方面，提供一种定量测定水溶液中氧化石墨烯的方法，包括以下步骤：

步骤A：将含氧化石墨烯的待测样品、氧化剂和催化剂的混合溶液送入在线消解单元，以对所述氧化石墨烯进行紫外光催化降解反应，得到降解气体产物；

步骤B：从反应溶液中分离并干燥所述降解气体产物，并利用载气将所述降解气体产物输送至DBD-AES检测单元；

步骤C：所述DBD-AES检测单元提供等离子体激发所述降解气体产物而产生原子发射光谱，并对所述原子发射光谱进行检测；

步骤D：对获得的所述原子发射光谱中对应于碳元素的特征光谱进行分析，根据碳元素的光谱信号强度实现对氧化石墨烯进行定量。

基于上述技术方案，本发明的定量测定水溶液中氧化石墨烯的系统及方法具有以下优点：