[发明专利]Fe1.833(OH)0.5O2.5负载氮掺杂石墨烯纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5负载氮掺杂石墨烯纳米复合材料及其制备方法，其步骤为：超声下，采用氧化石墨固体制备氧化石墨烯的乙醇悬浮液；加入FeCl₂·4H₂O到悬浮液中搅拌均匀；将悬浮液与NH₃·H₂O混合后，迅速进行水热反应，氧化石墨和NH₃·H₂O的比为1:1~1:5 mg/μl；反应温度为160~200℃；洗涤、干燥后即得到所述的纳米复合材料，该纳米复合材料的制备是一种科学综合纳米金属氧化物原位生长，氧化石墨烯同步还原技术的一锅水热组装方法。本发明合成的杂化材料合成步骤简单、高效，易于大量制备，特别适用于作为亚硝酸盐的电化学催化侦测与分析。

技术领域

本发明涉及一种功能化石墨烯纳米材料及其制备方法，特别是一种Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5负载氮掺杂石墨烯（NG）纳米复合材料（Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5/NG）及其制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

人类在农耕时大量使用含氮肥料加之工业废水的大量排放，可供人类使用的地表水资源正在遭受污染，此类环境问题已经引起了世界范围内的关注。饮用水中亚硝酸盐的污染可以导致很多疾病如高铁血红蛋白症、蓝婴综合症还有胃癌等。世界卫生组织规定饮用水中亚硝酸盐的含量不能超过3 mgL^-1。由于亚硝酸盐对环境和人类健康的有害影响，因此对于亚硝酸盐灵敏的检测已经引起了高度的重视。

一些已经被开发应用的分析手段包括分光光度法、化学荧光法、毛细管电泳法、色谱法等，这些分析方法通常需要昂贵的仪器设备、复杂的检测步骤而且消耗大量的时间，和这些方法相比，电化学方法可以提供相对紧凑、廉价、可靠、灵敏以及即时的分析检测。多种功能性纳米材料已经被探索来修饰电极，来降低过电压和提高亚硝酸盐传感的灵敏度。

石墨烯（Graphene），作为新型的二维纳米材料，拥有高电导率、宽电位窗、在大多数电解质中拥有良好的化学稳定性以及表面易再生的优点，这为寻求理想的纳米结构提供了重要的渠道。Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5是一种在阴离子亚晶格中填充羟基的水合氧化铁，含有11个 Fe³⁺, 3个 OH^-和15 O^2-。耐热达到1000℃。石墨烯与Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5的协同作用可以赋予材料新的特性使得材料针对不同需求具有不同的潜在的应用。而在现有技术中，构建二元复合材料往往需要复杂的工艺，浪费了大量了人力，物力，三废较高。因而，利用简单技术实现多元组分构建纳米传感亦成为目前最重要和最具挑战的工作之一。（1. L. Cui, T.Pu, Y. Liu, X. He, Electrochim. Acta 88 (2013) 559-564. 2. J. Jiang, W. Fan,X. Du, Biosens. Bioelectron. 51 (2014) 343-348）

但在上述方法中，材料制备所采用的方法与本发明采用的方法不同。一般地，文献中报道的方法多为复杂的多步操作，且合成步骤操作繁琐，难于工业化大规模生产，三废较多。

发明内容

本发明针对现有技术存在的操作繁琐、复杂，三废较大等不足，提供一种Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5负载氮掺杂石墨烯（NG）纳米复合材料（Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5/NG）及其一锅法简易制备方法。