石墨烯技術分析在電化學傳感器中的應用

石墨烯技術分析在電化學傳感器中的應用
來源：東莞市捷誠石墨制品有限公司 發布時間：2018-12-08 點擊次數：914


{指南}與碳納米管相比，石墨烯具有明顯的優點，如無金屬雜質、生產成本低。近年來，石墨烯在電子器件、儲能轉化、生物科技等領域得到了廣泛的應用。石墨烯是一種優良的電化學分析電極材料。石墨烯及其復合材料逐漸應用于電化學傳感器。

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L。石墨烯具有比表面積大、機械強度高、導熱系數高等獨特性質。石墨烯與碳納米管相比，具有無金屬雜質、生產成本低等優點，近年來在電子器件、儲能轉化、生物科技等領域得到了廣泛的應用。石墨烯優良的電化學性能使其成為優良的電化學分析電極材料。石墨烯及其復合材料逐漸應用于電化學領域。

Akonstantinou和他的合作者首先將石墨烯基納米材料應用于電化學傳感，他們在沒有催化劑的硅片襯底上生長了數十個納米石墨薄膜，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）對制備的石墨烯片層進行了表征。在二茂鐵對上獲得了快的電子轉移速率。連續測定多巴胺、抗壞血酸和尿酸。材料特性和測定結果如圖1.10東等人所示。詳細研究了還原型氧化石墨烯的電化學性質，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，利用各種電化學探針研究了石墨烯的電化學性質。E分子。將石墨烯修飾電極與石墨修飾電極和裸電極進行了比較，兩種方法測定的多巴胺的分析性能不同，主要是因為所用石墨烯的層數不同。

Li及其合作者利用石墨烯基納米材料實現了抗壞血酸存在下多巴胺的靈敏測定。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定鉛、氟離子，與裸玻碳電極相比，石墨烯修飾電極對重金屬離子的測定靈敏度大大提高。超聲波處理后水合應力下的氧化阿樸石，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合材料能顯著降低NADH的氧化過電位，消除電極表面的溢出效應，是一種具有潛在應用價值的簡單高效的乙醇傳感器。制備了用于月球阱表征和堿性介質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、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伏安法（B）測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傳感器，用于對乙基苯酚氨基酚的靈敏測定。用循環伏安法和方波伏安法研究了對乙基苯并噻嗪酚在石墨烯修飾電極上的電化學行為。結果表明，石墨烯修飾電極對對對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，對乙基苯氨基酚的過電位顯著降低。石墨烯的結構介于單層和多層之間。

李等。指出石墨烯表面的負電荷密度遠高于單壁碳納米管，并指出石墨烯可用于神經元的電化學測定，并與碳納米管進行了比較。石墨烯修飾電極比碳納米管具有更好的信噪比和穩定性，在常用干擾條件下，石墨烯修飾電極對多巴胺的測定表現出優異的生物傳感器性能。生物標志物的電化學、DNA堿基對、氧化酶和脫氫酶相關的生物分子和神經元已被用于化學還原石墨烯的電化學。水對上述探針分子的電化學響應，主要是由于在氧化石墨烯表面存在大量的含氧基團。

石墨烯已成功地應用于生物電化學。陳和他的合作者使用厚度小于1OOnm的石墨片來制造葡萄糖傳感器，實現了葡萄糖在石墨片上的直接電子轉移。石墨烯片可以支持有效的電子纏繞。當這些金屬蛋白與石墨烯形成復合物時，它們能夠有效地維持完整的結構和生物活性。這些性質表明石墨烯與蛋白質的復合物可以用于生物傳感器和生物燃料電池。石墨烯基納米復合材料具有優異的電化學性能和生物相容性，能夠完成氧化還原酶的直接電子轉移，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石墨烯，使其在水中分散穩定，對氧和過氧化氫具有較強的電催化還原活性。對葡萄糖電化學生物傳感器進行了修復，得到了葡萄糖氧化酶在石墨烯上的直接電子轉移，為進一步在生物傳感器中的應用奠定了基礎。在石墨烯層中摻雜氮，石墨烯直接與葡萄糖氧化酶結合，形成葡萄糖氧化酶生物傳感器，葡萄糖傳感器的檢測限可達loomolLll.Que等。指出氧化石墨烯本身具有過氧化物酶催化活性，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定分散形成穩定的黑色液體溶液。細胞色素C能在修飾電極表面維持生物活性，對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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