石墨烯技術(shù)分析在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用

石墨烯技術(shù)分析在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用
來(lái)源：東莞市捷誠(chéng)石墨制品有限公司 發(fā)布時(shí)間：2018-12-08 點(diǎn)擊次數(shù)：914


{指南}與碳納米管相比，石墨烯具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)金屬雜質(zhì)、生產(chǎn)成本低。近年來(lái)，石墨烯在電子器件、儲(chǔ)能轉(zhuǎn)化、生物科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。石墨烯是一種優(yōu)良的電化學(xué)分析電極材料。石墨烯及其復(fù)合材料逐漸應(yīng)用于電化學(xué)傳感器。

石墨烯是一種spZ雜化碳原子，排列在蜂窩狀六角形平面晶體中，其厚度僅為單層態(tài)L。石墨烯具有比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)高等獨(dú)特性質(zhì)。石墨烯與碳納米管相比，具有無(wú)金屬雜質(zhì)、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在電子器件、儲(chǔ)能轉(zhuǎn)化、生物科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。石墨烯優(yōu)良的電化學(xué)性能使其成為優(yōu)良的電化學(xué)分析電極材料。石墨烯及其復(fù)合材料逐漸應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域。

Akonstantinou和他的合作者首先將石墨烯基納米材料應(yīng)用于電化學(xué)傳感，他們?cè)跊](méi)有催化劑的硅片襯底上生長(zhǎng)了數(shù)十個(gè)納米石墨薄膜，這些薄膜由幾百層石墨烯片堆疊在一起，具有高r用透射電子顯微鏡（HRTEM）、掃描電鏡（SEM）和能量色散X射線能譜（EDS）對(duì)制備的石墨烯片層進(jìn)行了表征。在二茂鐵對(duì)上獲得了快的電子轉(zhuǎn)移速率。連續(xù)測(cè)定多巴胺、抗壞血酸和尿酸。材料特性和測(cè)定結(jié)果如圖1.10東等人所示。詳細(xì)研究了還原型氧化石墨烯的電化學(xué)性質(zhì)，該工作組獲得的氧化石墨烯片厚度約為Inln，其中含有2-3層單層石墨烯，利用各種電化學(xué)探針研究了石墨烯的電化學(xué)性質(zhì)。E分子。將石墨烯修飾電極與石墨修飾電極和裸電極進(jìn)行了比較，兩種方法測(cè)定的多巴胺的分析性能不同，主要是因?yàn)樗檬┑膶訑?shù)不同。

Li及其合作者利用石墨烯基納米材料實(shí)現(xiàn)了抗壞血酸存在下多巴胺的靈敏測(cè)定。釹多巴胺可以在石墨烯修飾電極上分離，從而避免了抗壞血酸的干擾。討論了在抗壞血酸存在下石墨烯修飾電極測(cè)定多巴胺，比較了裸玻碳電極與修飾電極的性能，指出石墨烯修飾電極的HET比裸電極的HET快。S.

采用石墨烯修飾電極測(cè)定鉛、氟離子，與裸玻碳電極相比，石墨烯修飾電極對(duì)重金屬離子的測(cè)定靈敏度大大提高。超聲波處理后水合應(yīng)力下的氧化阿樸石，該材料含有99%的多層石墨烯和1%的單層石墨烯1501。劉和他的合作者制備了離子液體殼聚糖修飾玻碳電極。離子液體殼聚糖納米復(fù)合材料能顯著降低NADH的氧化過(guò)電位，消除電極表面的溢出效應(yīng)，是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的簡(jiǎn)單高效的乙醇傳感器。制備了用于月球阱表征和堿性介質(zhì)中拉曼光譜的還原石墨烯層。用原子力顯微鏡（AFM）和裸玻碳電子學(xué)、1.10石墨烯的透射電子顯微鏡（TEM）圖像（A）和生物分子在石墨烯修飾電極上的循環(huán)伏安法（B）測(cè)定了由肼制備的石墨烯材料。

Linet al。制備了具有電催化活性的功能性石墨烯電化學(xué)傳感器，用于對(duì)乙基苯酚氨基酚的靈敏測(cè)定。用循環(huán)伏安法和方波伏安法研究了對(duì)乙基苯并噻嗪酚在石墨烯修飾電極上的電化學(xué)行為。結(jié)果表明，石墨烯修飾電極對(duì)對(duì)對(duì)乙基苯酚氨基酚具有明顯的電催化活性，在修飾電極上獲得了幾乎可逆的氧化還原峰，對(duì)乙基苯氨基酚的過(guò)電位顯著降低。石墨烯的結(jié)構(gòu)介于單層和多層之間。

李等。指出石墨烯表面的負(fù)電荷密度遠(yuǎn)高于單壁碳納米管，并指出石墨烯可用于神經(jīng)元的電化學(xué)測(cè)定，并與碳納米管進(jìn)行了比較。石墨烯修飾電極比碳納米管具有更好的信噪比和穩(wěn)定性，在常用干擾條件下，石墨烯修飾電極對(duì)多巴胺的測(cè)定表現(xiàn)出優(yōu)異的生物傳感器性能。生物標(biāo)志物的電化學(xué)、DNA堿基對(duì)、氧化酶和脫氫酶相關(guān)的生物分子和神經(jīng)元已被用于化學(xué)還原石墨烯的電化學(xué)。水對(duì)上述探針?lè)肿拥碾娀瘜W(xué)響應(yīng)，主要是由于在氧化石墨烯表面存在大量的含氧基團(tuán)。

石墨烯已成功地應(yīng)用于生物電化學(xué)。陳和他的合作者使用厚度小于1OOnm的石墨片來(lái)制造葡萄糖傳感器，實(shí)現(xiàn)了葡萄糖在石墨片上的直接電子轉(zhuǎn)移。石墨烯片可以支持有效的電子纏繞。當(dāng)這些金屬蛋白與石墨烯形成復(fù)合物時(shí)，它們能夠有效地維持完整的結(jié)構(gòu)和生物活性。這些性質(zhì)表明石墨烯與蛋白質(zhì)的復(fù)合物可以用于生物傳感器和生物燃料電池。石墨烯基納米復(fù)合材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能和生物相容性，能夠完成氧化還原酶的直接電子轉(zhuǎn)移，并保持這些酶的良好生物活性。用聚乙烯胺官能化離子液體保護(hù)石墨烯，使其在水中分散穩(wěn)定，對(duì)氧和過(guò)氧化氫具有較強(qiáng)的電催化還原活性。對(duì)葡萄糖電化學(xué)生物傳感器進(jìn)行了修復(fù)，得到了葡萄糖氧化酶在石墨烯上的直接電子轉(zhuǎn)移，為進(jìn)一步在生物傳感器中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在石墨烯層中摻雜氮，石墨烯直接與葡萄糖氧化酶結(jié)合，形成葡萄糖氧化酶生物傳感器，葡萄糖傳感器的檢測(cè)限可達(dá)loomolLll.Que等。指出氧化石墨烯本身具有過(guò)氧化物酶催化活性，這主要是由于在石墨烯片層邊緣存在主軸基團(tuán)所致。制備了殼聚糖分散石墨烯薄膜，該石墨烯薄膜在水中穩(wěn)定分散形成穩(wěn)定的黑色液體溶液。細(xì)胞色素C能在修飾電極表面維持生物活性，對(duì)還原氮氧化物具有良好的酶活性，可用于157種氮氧化物生物傳感器。層狀石墨烯納米纖維也被用于葡萄糖的酶法測(cè)定。采用多層石墨烯納米纖維和固定化酶分子直接在納米纖維表面修飾，并與碳納米管（圖1.13）進(jìn)行比較。他們的研究表明，與碳納米管和石墨相比，扁平納米纖維是最好的生物傳感器材料。

圖1.13酶解石墨烯納米纖維和碳納米管

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