氮掺杂石墨烯的制备及其在重金属离子检测中的应用

陈曦,张峰

(青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛266042)

随着人类工业社会的快速发展,环境问题已然成为目前亟待解决的全球重大问题之一[1]。其中,水、土壤等重金属污染对生态环境以及人类健康都构成了极大的威胁[2]。饮用含铅、铜、镉等重金属离子超标的水能够引起肾脏疾病、肺部疾病、中风、高血压以及对脑部也会产生严重影响[3-4]。因此,开发一种简单、灵敏的重金属离子检测器件,对水中的重金属离子检测分析是十分有必要的。

与其他传统的重金属离子检测方法相比,电化学检测由于其灵敏度高、成本低、简单易操作等优点,引发了众多学者的研究兴趣[5-8]。差分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)是一种简单、灵敏的分析重金属离子痕量浓度的电分析方法,此外,阳极溶出伏安法(ASV)的一个独特优势是它能够同时检测几种金属离子[9]。

自2004年石墨烯首次成功制备以来,由于其大的比表面积、高电化学稳定性、高导电性、高电催化活性等众多优异性能,在电化学、传感、催化、能源存储等多个领域得到了广泛的研究[10-12]。此外,将石墨烯与其他化学元素掺杂可以调节其电子特性并打开石墨烯的带隙,从而拓宽了石墨烯的应用[13]。其中,氮掺杂石墨烯由于其丰富的活性位点及独特的电化学特性,在电化学、储能、催化、传感等领域皆有应用[14-17]。由于N 原子有两个孤对电子,氮原子比碳原子的电负性更强[18]。因此,氮的电子密度变得更高(导致与正粒子的更强的相互作用),而相邻碳的电子密度变得更低,从而导致与负粒子的更强的相互作用。……