综述：三维石墨烯及其衍生物在食品污染物分析样品制备中的最新进展：综述

《Journal of Chromatography B》：Recent advances in three-dimensional graphene and its derivatives for sample preparation in food contaminant analysis: A review

　　三维石墨烯及其衍生物在食品污染物吸附机制与合成方法中具有显著应用潜力，但多样化制备工艺导致缺乏统一技术框架。本文系统综述了水热法、冷冻干燥法、化学气相沉积法等三维石墨烯材料的合成策略，并深入解析π-π堆积、疏水作用及氢键等吸附机制。研究发现，微波辅助水热法能有效克服传统工艺的高能耗和毒性试剂问题，而表面活性剂修饰可提升材料稳定性。研究为开发高效低成本的食品污染物检测技术提供了理论支撑。

　　3D graphene及其衍生物作为食品污染物富集材料的研究进展

随着食品工业的快速发展和公众对食品安全的关注不断加深，食品中污染物的检测和去除已成为一个重要的研究领域。这些污染物包括农药残留、兽药残留、多环芳烃（PAHs）、丙烯酰胺、真菌毒素等，它们的存在可能对人类健康造成严重威胁。因此，开发高效、灵敏的检测方法对于保障食品安全至关重要。然而，食品基质的复杂性和污染物的低浓度特性使得传统的检测方法面临诸多挑战。在此背景下，3D graphene及其衍生物因其独特的物理化学性质，如高比表面积和扩展的π共轭体系，被广泛应用于食品污染物的富集与检测。

目前，已有多种3D graphene及其衍生物的合成方法被开发出来，并在食品污染分析中取得了显著成果。然而，这些材料的合成方法种类繁多，且其在食品污染物提取中的广泛应用也限制了它们作为统一框架指导检测方法开发的有效性。因此，系统回顾这些合成策略，并全面阐明各种污染物的吸附机制，对于基于这些先进材料的检测方法设计具有重要意义。本文旨在对3D graphene及其衍生物的合成方法进行系统概述，并对其在食品污染提取中的应用进行深入分析，同时探讨未来的发展方向和面临的挑战。

3D graphene及其衍生物的合成方法

3D graphene及其衍生物的合成方法多种多样，每种方法都有其特定的优势和局限性。例如，水热法和溶剂热法因其操作简便而被广泛应用，但这些方法通常伴随着较高的能耗。化学还原法虽然能够高效地制备3D graphene，但需要使用有毒的还原剂，这对环境和人体健康构成潜在风险。冷冻干燥法和三维打印技术则依赖于交联剂来维持材料的结构稳定性，这可能会增加制备成本。化学气相沉积法虽然能够制备高质量的3D graphene，但需要复杂的设备，这对实验条件提出了较高要求。尽管如此，通过整合多种合成方法，可以有效克服单一方法的缺陷。例如，微波辅助水热法在降低能耗的同时，提高了材料的合成效率和吸附性能。

此外，3D graphene及其衍生物的结构特性也为其在食品污染提取中的应用提供了优势。这些材料的π-π堆叠作用、疏水作用、静电相互作用和氢键作用共同促进了芳香族食品污染物的吸附能力。因此，在设计基于3D graphene及其衍生物的检测方法时，需要充分考虑这些材料的吸附机制，以提高检测的灵敏度和选择性。

3D graphene及其衍生物的应用

近年来，基于3D graphene及其衍生物的吸附材料在食品污染提取中的应用日益广泛。这些材料被成功应用于农药残留、兽药残留、增塑剂、真菌毒素等污染物的富集。例如，通过将3D graphene与不同材料复合，可以提高其在复杂食品基质中的吸附能力。此外，一些研究还探索了通过化学修饰来增强3D graphene及其衍生物的吸附选择性，使其能够更有效地捕获特定类型的污染物。

然而，尽管3D graphene及其衍生物在食品污染提取中表现出良好的性能，其应用仍面临一些挑战。例如，如何在保持材料结构稳定性的同时，提高其吸附容量和选择性。此外，如何降低合成成本，提高材料的可重复性和可扩展性，也是当前研究的重要方向。一些研究已经尝试通过优化合成条件，如调整反应温度、时间、pH值等，来提高3D graphene及其衍生物的性能。同时，探索新的合成方法，如微波辅助法、超声辅助法等，也是未来研究的重点。

未来展望

随着对食品污染问题的关注不断加深，基于3D graphene及其衍生物的吸附材料将在食品污染检测中发挥越来越重要的作用。然而，目前的研究仍存在一些不足，需要进一步探索。例如，如何提高材料的吸附容量和选择性，如何降低合成成本，如何提高材料的可重复性和可扩展性等。此外，如何将这些材料与其他检测技术相结合，以提高检测的灵敏度和准确性，也是未来研究的重要方向。

为了克服这些挑战，研究人员正在探索多种策略。例如，通过引入功能基团，如羟基、羧基、环氧基等，来增强材料的吸附选择性。同时，研究还尝试通过调整材料的结构，如改变孔径、孔隙率等，来提高其吸附性能。此外，一些研究还探索了通过表面改性来增强材料的稳定性和亲和性，使其能够更好地适应复杂食品基质的环境。

总之，基于3D graphene及其衍生物的吸附材料在食品污染检测中展现出广阔的应用前景。然而，要实现其在实际应用中的广泛推广，还需要克服诸多挑战。未来的研究应进一步探索这些材料的合成方法、吸附机制和应用潜力，以提高其在食品污染检测中的性能和适用性。