铵离子强化EPS还原氧化石墨烯开题报告
2020-02-18 20:03:23
1. 研究目的与意义（文献综述）
石墨烯作为只有一个原子层厚度的二维碳材料，具有优异的导热性、导电性、高的比表面积、良好的柔韧性及机械性能，在传感器、透明导电薄膜、太阳能电池、超级电容器、锂电池和燃料电池等众多领域得到了广泛应用。水溶液pH值改变时，氧化石墨烯片层上含氧基团的电离程度改变，片层间的静电斥力随之变化，进而影响其片层分散性。氧化石墨烯对于藻类而言也是具有一定的毒性效应的，研究表示，氧化石墨烯对于小球藻还是不具备明显毒性的，但是对于其他藻类，尤其是眼虫藻的影响较大，具体而言，氧化石墨烯对于这类藻类的生产以
及光合色素等都会产生一些影响，而且还较为明显。除了对于水生物具有毒性外，氧化石墨烯对于陆生植物也具有一定的毒性效应，这是一种间接的毒性，比如，一些砷等有毒物质就比较常见于陆生植物中，并且能够在植物的体内进行积累，而氧化石墨烯能够极大的扩大植物中的毒性。现状氧化石墨烯和石墨烯的应用非常广泛，导致水体中的存在大量的石墨烯和氧化石墨烯，石墨烯不易溶于水，较好去除，可以通过沉降等方式去除，但氧化石墨烯的水溶性较好，不易去除，所以要将氧化石墨烯先还原成石墨烯后再从水体中去除，氧化石墨烯还原法的主要步骤，包括首先将作为原料的石墨氧化得到氧化石墨，然后通过超声分散或者其他外力的作用将氧化石墨剥离为单层氧化石墨烯，再进一步通过一定的方法将其还原成石墨烯 。近年来，氧化石墨烯还原方法的机理研究与探索等方面引发了研究人员的广泛关注。还可以通过化学法来将氧化石墨烯还原成石墨烯，主要的化学还原剂有肼、硼氢化物、氢卤酸、含硫化合物，LiAlH 4 、酸性和碱性条件下的金属等，也可以用光降解法，通过光照来还原氧化石墨烯。还可以通过一些微生物和植物提取物来还原氧化石墨烯，其中就有用EPS还原氧化石墨烯。根据之前的研究可知，EPS对还原氧化石墨烯有显著的作用，但速度不够迅速，我的研究目的则是找到一种催化剂使其对反应更迅速，我的计划是使用氨水和Fe最催化剂来加速该还原反应。
2. 研究的基本内容与方案
1.氧化石墨烯：
制备hummer 法
剥离：将氧化石墨粉0.2g溶解分散于300ml水中去离子水中，用高剪切分散搅拌机 FLUKO 搅拌2 min,然后利用超声波细胞破碎机（Cole Parmer）对氧化石墨进行剥离（9 min 振幅30%）。接着将剥离的胶体在（4000r,20 min）下离心，得到的上清液为GO纳米颗粒稳定储存液，储备液置于干燥、阴凉避光处保存。
2.细菌胞外聚合物提取：
将用甘油保存的菌株置于水浴锅37℃水浴锅内水浴30 min，在无菌条件下取菌种2 ml于20 ml Luria-Bertani(LB)液体培养基中（胰蛋白胨5 g、酵母提取物2.5 g、氯化钠5 g溶解于500 ml超纯水中，调节pH至7.00±0.05）,在 37℃、150 r min-1条件下培养6-12 h活化培养至对数生长期, 取活化后的菌液1 ml于100 ml LB培养基中，在37℃、150 r min-1条件下扩大培养72 h。将细菌培养物经冷冻离心（4℃、4000 g、15 min），收集上清液加入三倍体积的无水乙醇，搅拌混匀后在4℃条件下静置48h。倒上清液，将底部混合物冷冻离心（4℃、10000 g、5 min），收集沉淀物用去离子溶解，转移到截留分子量14000 DA的透析袋中，在装有去离子水的烧杯中透析3天，每天换至少3次水。3天后将溶液转移至培养皿，冷冻干燥得到 EPS 纯化样品。
EPS菌种培养过程中所有器皿均通过高压灭菌锅在(120oC)条件下灭菌，确保细菌培养过程中不受其他细菌干扰。
3.铁片、氨水：现有。
实验方法：
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测GO原液浓度（紫外分光230 nm）
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氨水对其影响， GO 浓度300 mg/L左右，离子强度（NaCl），调节pH 为5.0(硝酸、氢氧化钠)，EPS 浓度100mg/L，在25℃光照条件下反应。
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| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| GO原液 |
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| 氨水 | 0 | 0.05 ml | 0.1 ml | 0.25ml | 0.5 ml |
| 去离子水 |
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| 总体积 | 50 ml | 50 ml | 50 ml | 50 ml | 50 ml |
| EPS | 5 mg | 5 mg | 5 mg | 5 mg | 5 mg |
取点 0、8h, 24h,48h,72h（每次取3 ml）
测试：紫外分光光度计（稀释十倍），红外（抽滤洗净冻干）。
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铁片对其影响， GO 浓度300 mg/L左右，离子强度（NaCl），调节pH 为5.0(硝酸、氢氧化钠)，EPS 浓度100mg/L，在25℃光照条件下反应。每份样品加5mgEPS,每份样品按倍数加Fe。
取点 0、8h, 24h,48h,72h（每次取3 ml）
测试：紫外分光光度计（稀释十倍），红外（抽滤洗净冻干）。
3. 研究计划与安排
3月1日-3月25日，完成文献翻译和开题报告，并确定实验方案。
3月25-四月中下旬，确定试验方案，完成试验内容。
4月中下旬-五月，完成毕业论文并进行最后修改。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 石柳.焦化废水及氧化石墨烯对水生生物的毒性研究[d].大连：大连理工大学，2017.
[2] 石柳，王栋，张瑛，等.氧化石墨烯对大型溞的生物毒性效应研究[j].生态毒理学报，2017（3）：416-424.
[3] 胡俊杰，劳志朗，吴康铭，等.氧化石墨烯的环境行为和毒性效应研究进展[j].生态环境学报，2017（12）：2169-2176.
