[发明专利]多壁碳纳米管-氧化石墨烯纳米带的复合材料、制备方法及在检测甲基对硫磷中的应用

说明书

本发明多壁碳纳米管‑氧化石墨烯纳米带的复合材料、制备方法及在检测甲基对硫磷中的应用涉及分析化学技术领域；首先将多壁碳纳米管纵向部分裂解，得到分别以多壁碳纳米管为核心和以氧化石墨烯纳米带作为外壳的核‑壳结构材料。用该复合物对玻碳电极进行修饰，构建了MP电化学传感器，不仅可以为快速电子传递提供一条路径，而且提供了许多活性位点，同时由于该复合材料边缘存在大量的活性含氧基团，可以提高材料的分散性。结果表明，MWCNTs@GONRs/GCE对MP具有很好的电化学响应，线性范围在0.01‑25μM之间，检测限低至0.0043μM。

技术领域

本发明多壁碳纳米管-氧化石墨烯纳米带的复合材料、制备方法及在检测甲基对硫磷中的应用涉及分析化学技术领域。

背景技术

甲基对硫磷(MP)是一种拥有几十年使用历史的广谱、快速、高效的有机磷杀虫剂。它是一种传统的硝基芳香族化合物，因具有价格低廉和杀虫能力强等特点而被广泛应用于养殖场、农业生产和渔业等领域。然而，由于MP会干扰人体神经系统功能和生殖系统，世界卫生组织(World Health Organization，WHO)将其归类为极其危险化学物质。

MP对人体有着严重的健康威胁，会引起腹痛、呼吸问题、眼睛疼痛、痉挛甚至死亡，因此，对环境中的MP进行快速定量分析具有非常重要的意义，目前已有多种分析方法用于测定MP，如高效液相色谱、气相色谱-质谱、表面增强拉曼光谱和电化学方法，其中电化学分析方具有设备成本低、灵敏度高和实验步骤简单等优点，可用于痕量MP的分析检测，电化学分析方法中的酶抑制法具有反应快和灵敏度高等优点，是一种很有吸引力的方法，基于酶抑制法的生物传感器中比较常用的酶是乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase， AChE)，这类传感器是通过测量MP对酶活性的抑制百分比来间接进行检测的，然而，酶具有不稳定性、易失活和价格昂贵等缺点，最重要的是它是间接的，缺乏选择性，这使得这种方法的实用性仍然受到了限制，因此，开发一种稳定、可靠的非酶促有机磷农药电化学分析方法具有重要意义。

碳纳米管(carbon nanotubes，CNTs)和石墨烯纳米片(graphene nanosheets，GNSs) 材料由于具有高电导率、良好的机械化学稳定性和高比表面积等优点，得以应用于很多领域，也引起了广泛关注。CNTs和GNSs同属于碳纳米材料，只是具有不同的结构和电子迁移率。研究表明，碳纳米管和石墨烯纳米片的复合材料(CNTs-GNSs)可以比单独的 CNTs管或GNSs表现出更优异的电化学性能，这是因为两种材料之间具有协同效应。另一方面，石墨烯纳米带(Graphene nanoribbon，GNRs)是高长宽比的石墨烯带，比GNSs 具有更多的活性位点。而且它在多个领域都有研究应用，比如锂离子电池，超级电容器，有机太阳能电池和光电子学等。

Tour等人通过切割和分解碳纳米管，得到了产量几乎近100％的GNRs，并将GNRs用于设备制造，当然，基于CNTs和石墨烯纳米带GNRs的复合材料及其特性还有更多有待挖掘的空间。

发明内容

本发明公开了一种多壁碳纳米管-氧化石墨烯纳米带的复合材料、制备方法及在检测甲基对硫磷中的应用，首先得到分别以多壁碳纳米管(MWCNTs)为核心和以氧化石墨烯纳米带(GONRs)作为外壳的核-壳结构材料(MWCNTs@GONRs)，用该符合材料对玻碳电极(glassy carbon electrode，GCE)进行修饰，构建了MP电化学传感器 MWCNTs@GONRs/GCE，以期具有更宽的线性范围和更低的检测限。

本发明的目的是这样实现的：

多壁碳纳米管-氧化石墨烯纳米带的复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤a、磁力搅拌浓硫酸，首先将150mgMWCNTs分散在20mL的浓硫酸(98wt％) 的溶液中，并在室温下通过磁力进行搅拌1h，在进行搅拌过程中硫酸条件有助于裂解 MWCNTs和随后的形成氧化石墨烯结构；