多孔石墨烯作為一種重要的石墨烯衍生物，不僅具有石墨烯本身的優(yōu)異性質(zhì)，而且相比完美晶格的石墨烯表面，孔的引入可以產(chǎn)生許多獨(dú)特的性質(zhì)，比如：開(kāi)放的能帶間隙、較大的實(shí)際比表面積、堅(jiān)韌的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的傳質(zhì)能力等，進(jìn)而使其在能源、催化、環(huán)境、微納分析及傳感等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。目前，多孔石墨烯的制備方法從宏觀角度來(lái)講可分為自上而下法——電子束或離子束轟擊、化學(xué)刻蝕等，和自下而上法——從單體直接化學(xué)合成等。然而這些方法通常需要昂貴的設(shè)備、苛刻的反應(yīng)條件以及較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。
中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員邱洪燈帶領(lǐng)的手性分離與微納分析課題組率先利用水滑層不完全覆蓋氧化石墨烯部分燃燒策略，開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單、快速、高效、低成本制備多孔石墨烯的新方法（圖1）。結(jié)果表明，通過(guò)控制鹽模板的含量可以實(shí)現(xiàn)多孔石墨烯孔徑的精確調(diào)控。此外，研究人員還通過(guò)真空抽濾法制備出多孔石墨烯分離膜，實(shí)現(xiàn)了鈉、鉀離子的高選擇性分離。
近期，研究人員將通過(guò)上述方法制備的多孔石墨烯固載到多孔硅膠表面，成功制備出多孔石墨烯修飾的液相色譜固定相，并對(duì)其親水色譜性能進(jìn)行了研究。另外，研究人員還將該多孔石墨烯修飾到不銹鋼纖維基底，建立了一種基于多孔石墨烯的直接浸漬固相微萃取-氣相色譜聯(lián)用新方法，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境水樣中多環(huán)芳烴（PAHs）的檢測(cè)。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Analytical Methods，2019，11：213-218。
基于以上原理，研究人員制備出磁性的多孔石墨烯復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)其具有良好的類(lèi)氧化物酶性質(zhì)，可在堿性條件下將硫胺素（TH）氧化為脫氫硫胺素（TC），基于還原型谷胱甘肽（GSH）對(duì)該氧化過(guò)程的抑制作用，建立了一種選擇性熒光檢測(cè)GSH的新方法，并將其用于PC12細(xì)胞裂解液中GSH的含量分析，同時(shí)考察了不同藥物作用下PC12細(xì)胞裂解液中GSH的含量變化。
與此同時(shí)，研究人員還采用該方法制備出多孔石墨烯/氧化亞銅復(fù)合材料以及單純的氧化亞銅納米立方體。研究表明，該復(fù)合材料具有顯著的類(lèi)過(guò)氧化物酶活性，能夠催化雙氧水氧化魯米諾產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)發(fā)光。但在還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）存在的情況下，體系的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度會(huì)受到明顯的抑制。受到這一現(xiàn)象的啟發(fā)，構(gòu)建了一種高選擇性、高靈敏度檢測(cè)NADH的化學(xué)發(fā)光傳感新策略（圖2）。該策略可用于人血清和A549細(xì)胞裂解液中NADH的定量檢測(cè)，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與電流傳感器和液相色譜結(jié)果完全吻合。
此外，研究人員還制備了多孔石墨烯/氧化鋅納米復(fù)合材料和單一氧化鋅納米顆粒，并對(duì)該材料在光催化降解染料方面的性能進(jìn)行了研究。
以上工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院“西部之光”項(xiàng)目、甘肅省自然科學(xué)基金和蘭州化物所“一三五”戰(zhàn)略規(guī)劃重點(diǎn)培育項(xiàng)目的資助。
圖1 部分燃燒法制備多孔石墨烯
圖2 多孔石墨烯/氧化亞銅復(fù)合材料用于NADH的檢測(cè)
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