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石墨烯技术解析:在电化学传感器中的应用

2014-05-21 00:02
Timeless落尘
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  石墨烯(graphene)是sp2杂化碳原子排列成蜂窝状六角平面晶体,厚度仅为单层l州。石墨烯具有比表面积大、机械强度高、热导性高等独特的性质,同时也是理想的电化学材料。同碳纳米管相比,石墨烯具有明显的优点,如不含有金属杂质、生产成本低。近年来,石墨烯在电子器件、能量存储与转换、生物科学与技术等方面获得了广泛的应用。石墨烯优越的电化学行为使得其成为电化学分析中的优良电极材料,石墨烯及其复合材料逐渐被应用到电化学传感器之中。

  akonstantinou与其合作者第一次将基于石墨烯的纳米材料应用在电化学传感之中。他们采取免催化剂的方法,在硅片基底上生长出厚度为几十个纳米的石墨层薄膜,该石墨层包含有几百层堆积在一起的石墨烯片层,并通过高分辨的透射电镜、扫描电子显微镜、X射线能谱进行表征。所制备的石墨烯片层的电化学性能优越,在二茂铁电对上得到了快速的电子转移速率,并实现了对多巴胺、抗坏血酸和尿酸的连续测定,材料表征及测定结果如图1.10。Dong等详尽的研究了还原态氧化石墨烯的电化学性质四l。该工作组得到的氧化石墨烯片层厚度约为Inln,包含2一3层单片层石墨烯。使用了多种电化学探针分子,研究了石墨烯的电化学性质,并将石墨烯修饰电极同石墨修饰电极和裸电极进行了比较。这两个研究工作测定多巴胺的分析性能不一样,这主要是由于两者使用的石墨烯的所包含的层数不一致。

  Li与其合作者使用基于石墨烯的纳米材料,在抗坏血酸的存在下,实现了对多巴胺的灵敏测定。该研究工作指出,在未经修饰的玻碳电极上,抗坏血酸与多巴胺的氧化峰重叠在一起,而在石墨烯修饰的电极上,两者的峰能够彼此分开,从而避免了抗坏血酸的干扰。同样,Kim等讨论了在抗坏血酸的存在下,使用石墨烯修饰电极测定多巴胺,并且比较了裸玻碳电极和修饰电极的性能。他们指出,石墨烯修饰电极的HET速率要比裸电极快。

  认龟ng等使用了石墨烯修饰电极用于测定铅和福离子。同裸玻碳电极相比,在石墨烯修饰电极测定重金属离子的灵敏度大大提高。他们所用的石墨烯材料是将氧化石墨超声后,用水合胁进行还原所制备而成。这种材料包含有99%的多层石墨烯和1%的单片层的石墨烯1501。Liu和合作者制备了一种离子液体壳聚糖修饰的玻碳电极。这种复合材料修饰的电极可以在低电位下稳定的测定NADH。离子液体壳聚糖纳米复合材料显著的降低了NADH的氧化过电位,并消除了电极表面的溢出效应。该传感器也可以作为一种简单高效的乙醇传感器,具有潜在的应用价值。Zhang等制备了还原石墨烯片层,用于在碱性介质中测定月井和拉曼光谱进行表征,上测定肼所制备的石墨烯材料用原子力显微镜与裸玻碳电,在1.10石墨烯透射电镜图片(A)和生物分子在石墨烯修饰电极上的循环伏安图(B)

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