品牌专业、特色专业建设点的管理-江苏省大学生创新创业训练计划

江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目申报表推荐学校：常州大学（盖章）项目名称：氧化石墨烯基铅离子传感器的研究项目类型：R 重点项目 一般项目 指导项目所属一级学科名称：工科项目负责人：杨子成联系电话：指导教师：贾宝平联系电话：申报日期：2017-5-10江苏省教育厅 制二一七年五月项目名称氧化石墨烯基铅离子传感器的研究项目关键词氧化石墨烯 传感器 铅离子 重金属项目所属一级学科工科项目类型（ ）重点项目 （ ）一般项目 （ ）指导项目项目实施时间起始时间： 2017年5月 完成时间：2018年5月项目简介(100字以内）本项目发明通过纳米尺度操作和表面修饰技术来提升传感器性能，用于监测及分析重金属离子含量，与常规的技术相比，灵敏，可靠，高性价比。申请人或申请团队姓名年级学号所在院系/专业联系电话E-mail主持人杨子成二材料科学与工程学院周航二材料科学与工程学院成员黄幸强二材料科学与工程学院伏辰琳一材料科学与工程学院指 导 教 师第一指导教师姓名贾宝平单位常州大学年龄35专业技术职务校聘教授，硕士生导师主要成果贾宝平博士自2004年开始致力于低维纳米功能材料的研究，在碳纳米材料（石墨烯和碳纳米管）和磁性氧化物纳米材料基础研究和应用领域取得了一系列重要进展，先后承担多项国内外大型攻关课题的研究任务，已累计在国际知名期刊发表高质量学术论文30余篇，申请日本和澳大利亚专利共2项，中国发明专利19项，国际会议邀请报告18次，其中分别作为 “2013第十二届东亚资源再生技术国际会议”重金属污染治理和资源化利用技术方向分会主席、“2014中国国际石墨烯创新大会”石墨烯在海水淡化脱盐方向分会主席、“2015第一届国际智能材料大会”石墨烯专题分会主席、 2016国际石墨烯论坛分会主席。近期主要论文发表：1. Functionalized Graphene as Electrode Material for Capacitive Deionization，SCIENCE OF ADVANCED MATERIALS，2013，1111；2. A new oil/water interfacial assembly of sulphonated graphene into ultrathin films, RSC Advances，2014，34566；3. Self-Assembly of Water Soluble Graphene Nanosheets into Transparent Conducting Film at the Hexane/Water Interface, Sci. Adv. Mater, 2014, 6, 684；2 Alkaline Stable C2-substituted Imidazolium-based Cross-linked Anion Exchange Membranes for Alkaline Fuel Cell Applications J. Power Sources,ISSN 0378-7753, 2014；3 Ionic liquid-tethered Graphene Oxide/Ionic Liquid Electrolytes for Highly Efficient Dye Sensitized Solar Cells, ISSN 0013-4686, Electrochimica Acta 2014；4. Visible-light sensitization of TiO2 photocatalysts via wet chemical N-doping for the degradation of dissolved organic compounds in wastewater treatment: a review，Journal of Nanoparticle Research (2015) 17:221；5.High-performance all-solid-state yarn supercapacitors based on porous graphene ribbons， Nano Energy 2015(12): 26；6. Toward anti-fouling capacitive deionization by using visible-light reduced TiO2/graphene nanocomposites，MRS COMMUNICATIONS，2015，613；7. Preparation and Application of Electrodes in Capacitive Deionization (CDI): a State-of-Art Review，NANOSCALE RESEARCH LETTERS，2016，64；8. Alternating stacking of ferromagnetic nanosheet and nanoparticle films: heteroassembly and magneto-optical Kerr effect，JOURNAL OF NANOPARTICLE RESEARCH，2016，271；9. Multilayered graphene/ZnFe2O4 hybrid composite: Rational preparation, characterization and superior adsorption of Congo red，VERUSCRIPT FUNCTIONAL NANOMATERIALS，/10.22261/12RZVF第二指导教师姓名陈杨单位常州大学年龄35专业技术职务副教授，硕士生导师主要成果陈杨博士后在2013-2015在中科院上海微系统与信息技术研究所工作。主要研究方向：多孔材料，有机/无机复合材料，纳米摩擦学。主要学术成果有：1）功能化复合多孔磨料的结构调控及其高效无损伤化学机械抛光机理，国家自然科学基金面上项目，2016.01-2019.12 在研，主持 2) 核壳结构有机/无机复合磨料可控合成及其柔性抛光机理，江苏省自然科学基金青年基金，2012.07-2015.07，及结题，主持 3）新型LED蓝宝石衬底抛光浆料的设计开发，上海市博士后科研资助计划项目，2013.11-2015.05，已结题，主持。代表论文有：1）Y.Chen,Z.Li,J.Qin,A.Chen.Monodispersed mesoporous silica(mSiO2) spheres as abrasives for improved chemical mechanical planarization performance,Joumal of Materials Science,2016,51:5811-5822 2) Y.Chen,Z.Chen.Three-dimensional ordered TiO2 hollow spheres as scattering layer in dye-sensitized solar cells,Applied Physics A,2016.122:195.3) Y.Chen,Y.Wang,J.Qin,A.Chen.Core/shell structured solid-silica/mesoporous-silica microspheres as novel abrasives for chemical polishing,Tribology letters, 2015,58:37. 4)Y.Chen,Y.Zhu,Z.Chen. three-dimensional ordered macroporous carbon as counter electrodes in dye-sensitized solar cells, Thin Solid films,2013,539:122-1265)Y.Chen,J.Lu. Facile fabrication of porous hollow CeO2 microspheres using polystyrene spheres as templates, Journal of PorousMaterials,2012,19:289-294发明专利1)单分散球形氧化铈的制备方法及其在高精密抛光中的用途，授权号：ZL9.52)一种包覆型氧化铈、氧化硅复合磨料的制备方法，授权号：ZL0.73)氧化铈、氧化硅复合磨料的制备方法和用途，授权号：ZL9.4 一、 申请理由（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等）申报者四人都来自材料科学与工程学院，学习兴趣浓厚，在大学期间，学习成绩优良，富有创新实践能力。我们已经完成了本专业的实验课程的学习，专业基础知识扎实，具有一定的实验能力和技巧，善于发现和解决问题。此外，我们对科学研究充满兴趣，希望参与其中，利用自己的知识为环保方面做一些贡献。二、项目方案具体内容包括：1、项目研究背景：近几十年来伴随着中国经济的迅速发展和工业化进程的深入，重金属及其化合物污染已经危害到水质、空气、以及食品等人类生活的各个方面。重金属污染物不仅毒性强、易富集，而且不能被生物降解，一旦摄入过量，就会导致蛋白质变性而引发中毒，对人类的消化系统、神经系统和循环系统等方面的健康构成严重的威胁。2、项目研究目标及主要内容：开发一种灵敏，有效，简单，快速监测重金属离子的方法将能够防止环境资源受到污染，保护人类的健康。3、项目创新特色概述：1）传统传感材料的有效探测距离在6nm 左右，而这里引入了含氧官能团的石墨烯可以达到30nm，这给传感器的构型设计提供更大的发挥空间。2）由于氧化石墨烯的大比表面积特性，掺入的贵金属纳米颗粒可以达到很大密度，使灵敏度达到pM 量级，远高于传统传感材料。3）对其他重金属离子表现出很好的抗干扰性，即对其他重金属离子的响应小于对特定离子的1%。4）对重金属离子的水质监测可以实现实时实地的检测，而且可以根据相应的电阻变化率反推所检测的重金属离子的浓度。因此，这种传感器性能有望超过传统的重金属离子传感技术，必将成为一系列重金属污染物评价的实用创新技术。4、项目研究技术路线：氧化石墨烯微片分散与贵金属纳米颗粒高密度复合刮涂器件（制做电极）检测灵敏度及对其他重金属离子的抗干扰能力5、研究进度安排 2017.05-2017.07 查阅文献，制定实验方案 2017.08-2017.10 设计配方、制备一系列氧化石墨烯基传感器2017.11-2018.03 进行氧化石墨烯基传感器的性能测定，整理相关数据与实验结果2018.04-2018.05 分析实验数据，进行技术改进，撰写结题报告 6、项目组成员分工编号 姓名 项目分工1 杨子成 制定实验方案，实验制备2 周航 实验制备3 黄幸强 实验制备 4 伏辰琳 性能测验，数据整理与分析二、 学校提供条件（包括项目开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等）学校具有完整、先进的实验设备以及多种多样的实验室。有专家老师培训引导，夯实理论基础。图书馆藏有丰富的资料和书籍，建立网络科研平台。除此以外，学校大力支持学生的科研项目，并给重点、一般等各种科研项目提供相应的财力支持。四、预期成果本项目的主要研发内容是基于之前的成果积累，通过新兴碳纳米材料和新技术的有效结合，来解决现有重金属离子污染防治的各项问题，目前国内未见相关报道。相对于其他重金属离子检测技术，氧化石墨烯基重金属离子传感器表现出灵敏度更高、抗干扰性更强和便携性等优势。这种灵敏，可靠，高性价比和高吞吐量的装置将实现连续监控，从而尽早的发现污染事件或污染预防屏障失效。我们预计在国内外核心杂志发表研究论文1-2 篇，申请国家发明专利1-2 项。