石墨烯技术分析在电化学传感器中的应用

石墨烯技术分析在电化学传感器中的应用
来源：东莞市捷诚石墨制品有限公司 发布时间：2018-12-08 点击次数：914


{指南}与碳纳米管相比，石墨烯具有明显的优点，如无金属杂质、生产成本低。近年来，石墨烯在电子器件、储能转化、生物科技等领域得到了广泛的应用。石墨烯是一种优良的电化学分析电极材料。石墨烯及其复合材料逐渐应用于电化学传感器。

石墨烯是一种spZ杂化碳原子，排列在蜂窝状六角形平面晶体中，其厚度仅为单层态L。石墨烯具有比表面积大、机械强度高、导热系数高等独特性质。石墨烯与碳纳米管相比，具有无金属杂质、生产成本低等优点，近年来在电子器件、储能转化、生物科技等领域得到了广泛的应用。石墨烯优良的电化学性能使其成为优良的电化学分析电极材料。石墨烯及其复合材料逐渐应用于电化学领域。

Akonstantinou和他的合作者首先将石墨烯基纳米材料应用于电化学传感，他们在没有催化剂的硅片衬底上生长了数十个纳米石墨薄膜，这些薄膜由几百层石墨烯片堆叠在一起，具有高r用透射电子显微镜（HRTEM）、扫描电镜（SEM）和能量色散X射线能谱（EDS）对制备的石墨烯片层进行了表征。在二茂铁对上获得了快的电子转移速率。连续测定多巴胺、抗坏血酸和尿酸。材料特性和测定结果如图1.10东等人所示。详细研究了还原型氧化石墨烯的电化学性质，该工作组获得的氧化石墨烯片厚度约为Inln，其中含有2-3层单层石墨烯，利用各种电化学探针研究了石墨烯的电化学性质。E分子。将石墨烯修饰电极与石墨修饰电极和裸电极进行了比较，两种方法测定的多巴胺的分析性能不同，主要是因为所用石墨烯的层数不同。

Li及其合作者利用石墨烯基纳米材料实现了抗坏血酸存在下多巴胺的灵敏测定。钕多巴胺可以在石墨烯修饰电极上分离，从而避免了抗坏血酸的干扰。讨论了在抗坏血酸存在下石墨烯修饰电极测定多巴胺，比较了裸玻碳电极与修饰电极的性能，指出石墨烯修饰电极的HET比裸电极的HET快。S.

采用石墨烯修饰电极测定铅、氟离子，与裸玻碳电极相比，石墨烯修饰电极对重金属离子的测定灵敏度大大提高。超声波处理后水合应力下的氧化阿朴石，该材料含有99%的多层石墨烯和1%的单层石墨烯1501。刘和他的合作者制备了离子液体壳聚糖修饰玻碳电极。离子液体壳聚糖纳米复合材料能显著降低NADH的氧化过电位，消除电极表面的溢出效应，是一种具有潜在应用价值的简单高效的乙醇传感器。制备了用于月球阱表征和碱性介质中拉曼光谱的还原石墨烯层。用原子力显微镜（AFM）和裸玻碳电子学、1.10石墨烯的透射电子显微镜（TEM）图像（A）和生物分子在石墨烯修饰电极上的循环伏安法（B）测定了由肼制备的石墨烯材料。

Linet al。制备了具有电催化活性的功能性石墨烯电化学传感器，用于对乙基苯酚氨基酚的灵敏测定。用循环伏安法和方波伏安法研究了对乙基苯并噻嗪酚在石墨烯修饰电极上的电化学行为。结果表明，石墨烯修饰电极对对对乙基苯酚氨基酚具有明显的电催化活性，在修饰电极上获得了几乎可逆的氧化还原峰，对乙基苯氨基酚的过电位显著降低。石墨烯的结构介于单层和多层之间。

李等。指出石墨烯表面的负电荷密度远高于单壁碳纳米管，并指出石墨烯可用于神经元的电化学测定，并与碳纳米管进行了比较。石墨烯修饰电极比碳纳米管具有更好的信噪比和稳定性，在常用干扰条件下，石墨烯修饰电极对多巴胺的测定表现出优异的生物传感器性能。生物标志物的电化学、DNA碱基对、氧化酶和脱氢酶相关的生物分子和神经元已被用于化学还原石墨烯的电化学。水对上述探针分子的电化学响应，主要是由于在氧化石墨烯表面存在大量的含氧基团。

石墨烯已成功地应用于生物电化学。陈和他的合作者使用厚度小于1OOnm的石墨片来制造葡萄糖传感器，实现了葡萄糖在石墨片上的直接电子转移。石墨烯片可以支持有效的电子缠绕。当这些金属蛋白与石墨烯形成复合物时，它们能够有效地维持完整的结构和生物活性。这些性质表明石墨烯与蛋白质的复合物可以用于生物传感器和生物燃料电池。石墨烯基纳米复合材料具有优异的电化学性能和生物相容性，能够完成氧化还原酶的直接电子转移，并保持这些酶的良好生物活性。用聚乙烯胺官能化离子液体保护石墨烯，使其在水中分散稳定，对氧和过氧化氢具有较强的电催化还原活性。对葡萄糖电化学生物传感器进行了修复，得到了葡萄糖氧化酶在石墨烯上的直接电子转移，为进一步在生物传感器中的应用奠定了基础。在石墨烯层中掺杂氮，石墨烯直接与葡萄糖氧化酶结合，形成葡萄糖氧化酶生物传感器，葡萄糖传感器的检测限可达loomolLll.Que等。指出氧化石墨烯本身具有过氧化物酶催化活性，这主要是由于在石墨烯片层边缘存在主轴基团所致。制备了壳聚糖分散石墨烯薄膜，该石墨烯薄膜在水中稳定分散形成稳定的黑色液体溶液。细胞色素C能在修饰电极表面维持生物活性，对还原氮氧化物具有良好的酶活性，可用于157种氮氧化物生物传感器。层状石墨烯纳米纤维也被用于葡萄糖的酶法测定。采用多层石墨烯纳米纤维和固定化酶分子直接在纳米纤维表面修饰，并与碳纳米管（图1.13）进行比较。他们的研究表明，与碳纳米管和石墨相比，扁平纳米纤维是最好的生物传感器材料。

图1.13酶解石墨烯纳米纤维和碳纳米管

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