电化学传感器主要利用的电化学方法有循环伏安法,电流-时间曲线方波伏安法,计时电流法,线性扫描伏安法,电化学交流阻抗法等。
1。1。2 电化学传感器的种类及类型
电化学传感器可分为以下几个类型。①吸附型:通过吸附方式将修饰物质结合在电极表面得到的修饰电极为吸附型化学修饰电极。可以制备单分子层和多分子层。根据吸附作用力的不同,又可分为平衡吸附型、静电吸附型、LB膜型、SA膜型、涂层型。②共价键合型:在电极的表面通过键合反应把预定功能团接在电极表面而得到的化学修饰电极为共价型化学修饰电极。常用基体电极有碳电极、玻碳电极、金属和金属氧化物电极。③聚合物型[3]:利用聚合反应在电极表面形成修饰膜的电极。制备方式有氧化还原沉积、有机硅烷缩合、等离子聚合、电化学聚合等。④其他类型[4]:无机物修饰电极,如普鲁士蓝修饰电极、粘土修饰电极、沸石修饰电极、金属及金属氧化物修饰电极。
1。2 石墨烯简介
1。2。1 石墨烯的特性
“石墨烯”又名“单层石墨片”,指一层密集的,包裹在蜂巢晶体阵点上的碳原子,碳原子排列成二维结构,与石墨的单原子层相似。Geim[5]等人利用纳米尺寸的金制的“鹰架”,制造出悬挂于其上的单层石墨烯薄膜,研究发现悬挂的石墨烯薄膜并非“二维扁平结构”,而是具有“微波状的单层结构”,将石墨烯单层结构的稳定性归结于其在“纳米尺度上的微观扭曲”。
石墨烯的理论比表面积高达2600 m2·g-1。其具有突出的导热性能(3000 W·m-1·K-1)和力学性能(1060 GPa)。以及室温下较高的电子迁移率(15000 cm2·V-1·s-1)。此外,石墨烯的特殊结构,使其拥有半整数的量子霍尔效应、永不消失的电导率等一系列性质,因而备受关注。
1。2。2 石墨烯的制备
石墨烯的制备大体可分为物理方法和化学方法。其中,化学方法研究得较早,主要是以苯环或其他芳香体系为核,通过偶联反应使苯环上6个碳均被取代,然后相邻取代基之间脱氢形成新的芳香环,如此进行多步反应使芳香体系变大,但该方法不能合成具有较大平面结构的石墨烯;物理方法主要以石墨为原料来合成,不仅原料便宜易得,而且可得到较大平面结构的石墨烯。主要有超薄切片法[6]、氧化还原法[7]和化学气相沉积法(CVD)[8]。文献综述
超薄切片法,是因为经研究表明,碳纤维的高强度和高模量是基于稠芳环层面分子沿纤维轴的择优取向以及层面间高键能碳网长度。由高性能聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行超薄切片可以制备石墨烯。对PAN基碳纤维表面进行处理,得到纯的碳纤维之后进行超薄切片。
氧化还原法是目前技术相当成熟的方法,即制备氧化石墨(GO)的技术,用石墨制备氧化石墨的成本低,规模大的制造石墨烯的开始。氧化石墨上碳原子属于sp3杂化,与石墨碳原子属于sp2杂化相比氧化石墨的导电性更差。氧化石墨烯溶液经过还原即可得到石墨烯,可以将二甲肼(对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)或液肼)加入均匀的单层氧化石墨烯溶液中进行还原,经过强还原剂还原的氧化石墨的碳原子由sp3结构部分还原成sp结构,石墨烯sp2杂化碳层平面的平均尺寸比氧化石墨大,石墨烯的结晶强度和规整度有所降低。氧化还原方法最大的缺点是制备的石墨烯有一定的缺陷,因为经过强氧化剂氧化得到的氧化石墨,不一定能被完全还原,可能会损失一部分性能,如透光性、导热性,尤其是导电性,但氧化还原方法价格低廉,可以制备出大量石墨烯,是目前最常用的制备石墨烯的方法。