基于PAC修饰的氧化石墨烯负载纳米Pt构建新型三维过氧化氢电化学传感器

为构建一种新的无酶电化学生物传感器并将其用于细胞中释放的H_2O_2的有效检测,将聚二烯丙基二甲基氯化铵(PAC)修饰的氧化石墨烯(GO)和纳米Pt通过物理吸附和电化学沉积H_2PtCl_6共同负载于玻碳电极上,成功制备了Pt/PAC-GO/GCE生物传感器。扫描电镜表明纳米Pt能很好地负载于PAC-GO表面。Pt/PAC-GO/GCE生物传感器对H_2O_2具有较宽的线性范围(0.04～3.6μmol/L及4.4～28.6μmol/L)及较高的电流响应(检出限为0.01μmol/L)。此外,该生物传感器具有较强的抗干扰能力,已成功用于活细胞H_2O_2的检测,有望用于医学诊断。     

石墨烯负载二氧化锡电化学传感器检测4-碘苯氧乙酸研究

该文通过水热法合成了珊瑚状的二氧化锡纳米颗粒，将其均匀生长在石墨烯上，构建了石墨烯负载二氧化锡电化学传感器对外源植物激素4-碘苯氧乙酸(4-IPOAA)进行电化学检测的方法。采用方波伏安法对不同浓度的4-IPOAA进行检测，结果显示4-IPOAA在0.5～20μmol/L和20～100μmol/L范围内具有良好线性关系，检出限(LOD,S/N=3)为9.86×10^-2μmol/L。4-IPOAA的电化学氧化过程受混合控制，有2个电子参与。所制备的传感器具有良好的重现性，相对标准偏差(RSD)不大于3.8%。使用加标回收法对白菜和黄瓜中的4-IPOAA进行检测，回收率分别为91.3%～106%和91.4%～116%,RSD分别为1.1%～5.2%和3.8%～8.0%。表明该传感器对4-IPOAA的实际检测具有良好的应用前景。     

枝晶状纳米铜修饰激光诱导石墨烯电化学传感器的制备及其在葡萄糖检测中的应用

本文以柔性聚酰亚胺(PI)薄膜为原料,采用激光雕刻方法构筑激光诱导石墨烯(LIG)三电极阵列。以此为基底,通过电沉积方法制备Ag/AgCl参比电极和枝晶状纳米Cu修饰工作电极,用于构建柔性非酶型葡萄糖电化学传感器。在0.1 mol/L NaOH和0.1 mol/L KCl的混合溶液中,施加0.5 V检测电位,其检测葡萄糖的灵敏度为1 554.5μA/(mmol/L·cm~2),线性范围为0.5～365.5μmol/L,检测限(S/N=3)为0.098μmol/L。该柔性传感器具有良好的重现性,其相对标准偏差(RSD,n=10)为2.96%;同时对多巴胺、抗坏血酸、尿酸、5-羟色胺和组胺等物质具有良好的抗干扰能力。     

CuNi/β-环糊精/还原氧化石墨烯修饰电极电化学检测多巴胺

建立了一种循环伏安法制备CuNi/β-环糊精/还原氧化石墨烯修饰玻碳电极(CuNi/β-CD/ERGO/GCE)的方法。通过多巴胺在该修饰电极上的电化学行为发现,该电化学传感器实现了快速、灵敏的测定多巴胺。该传感器用差分脉冲伏安法(DPV)测定多巴胺时,其电化学响应电流与多巴胺浓度在0.01~20μmol/L之间呈线性关系,检测限为8 nmol/L。该传感器用于尿液样品中的多巴胺检测,回收率在95.6%~107.2%之间。     

葡萄糖氧化酶在石墨烯-纳米氧化锌修饰玻碳电极上的直接电化学及对葡萄糖的生物传感

采用滴涂法和电沉积法制备了石墨烯/纳米氧化锌复合膜修饰玻碳电极,再将葡萄糖氧化酶固定在修饰电极表面制成了电化学生物传感器,用于葡萄糖的灵敏测定。用循环伏安法在-0.7～-0.1 V范围内研究了葡萄糖氧化酶在修饰电极上的直接电化学行为。结果表明,石墨烯/纳米氧化锌复合膜能很好地保持葡萄糖氧化酶的生物活性,并显著促进了其电化学过程。在0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH 7.0)中,固定在修饰电极上的葡萄糖氧化酶呈现出一对近乎可逆的氧化还原峰,并且对葡萄糖的氧化具有良好的催化作用。葡萄糖氧化酶在修饰电极上的电子转移常数ks为1.42 s-1,修饰电极对葡萄糖催化的米氏常数Kampp为14.2μmol/L。线性范围为2.5×10-6～1.5×10-3mol/L,检出限为2.4×10-7mol/L(S/N=3)。此修饰电极具有良好的导电性能、稳定性和重现性,可用于实际样品的分析测定。     

基于聚溴酚蓝-石墨烯复合膜修饰电极的多巴胺电化学传感器

借助于简单可控的滴涂成膜和在线电聚合方法,将溴酚蓝和石墨烯修饰到玻碳电极表面,制备出聚溴酚蓝(PBPB)-石墨烯(GO)复合膜修饰玻碳电极(GCE),即多巴胺(DA)电化学传感器。研究表明,PBPB-GO复合膜对DA的电化学还原具有良好的催化作用。电化学交流阻抗表征结果显示,相对于裸GCE和PBPB/GCE,PBPB/GO/GCE具有较低的表面电阻,有利于加快电子传递;扫描电镜表征结果显示,PBPB/GO/GCE具有疏松多孔的结构,有利于对DA的富集。对DA在PBPB/GO/GCE上的电化学传感机理进行考察,结果显示其电化学反应是一个受吸附控制且有质子参与的过程。对DA的检测条件进行优化,溴酚蓝的最佳聚合圈数为15,石墨烯(2 mg/m L)的最佳修饰量为2μL,最佳检测底液为0.1 mol/L Na2HPO4-Na H2PO4缓冲溶液(p H 6.0)。在最优检测条件下,DA的检测线性范围为5.0×10-8~2.0×10-4mol/L,检出限低至1.0×10-8mol/L。DA电化学传感器具有良好的稳定性和重现性,灵敏度高,选择性好。将该传感器用于多巴胺注射液中DA含量的测定,结果满意。     

氧化石墨烯/多壁碳纳米管负载金铂核壳纳米粒子构建一种三维新型抗坏血酸电化学传感器

该文采用涂覆的方式构建了一种用于灵敏检测抗坏血酸(AA)的电化学传感器。先将多壁碳纳米管(MWCNTs)和氧化石墨烯(GO)混合悬浮液修饰在玻碳电极(GCE)表面,修饰的GO可有效防止MWCNTs聚集,再将具有良好电催化性能的金铂核壳纳米粒子(Au@Pt NPs)修饰在GO/MWCNTs电极上,层层组装构建形成GO/MWCNTs/Au@Pt NPs/GCE三维新型抗坏血酸电化学传感器。该修饰电极在磷酸缓冲溶液中对AA显示了较宽的线性范围和极低的检出限,氧化峰电流与AA浓度在0.005～0.5μmol/L和0.5～1 000μmol/L范围内呈良好的线性关系,相关系数均为0.999,检出限(S/N=3)为4×10~(-9) mol/L,稀释人体血清样品的加标浓度为0.01、0.1、10μmol/L,回收率为90.9%～108%,相对标准偏差(RSD,n=3)为1.2%～2.8%。该修饰电极对AA具有良好的选择性,可有效排除多巴胺、尿酸、葡萄糖等生物小分子的干扰。方法简单、高效、灵敏,可用于临床实际检测。     

双酚A在壳聚糖石墨烯复合膜电化学传感器上的电化学行为及测定

采用hummers法制备了石墨烯,以碳糊电极为基底电极采用滴涂法制备了壳聚糖石墨烯复合膜电化学传感器(CTS/GR/CPE),并利用循环伏安法和线性扫描溶出伏安法研究了双酚A在电化学传感器上的电化学行为。在pH 7.4的磷酸盐缓冲液中,于-0.1V富集180s后,该电化学传感器对双酚A具有良好的电催化作用,于0.564V处有一灵敏的氧化峰,线性范围为1.00×10-6～7.00×10-5mol/L和7.00×10-5～1.00×10-3mol/L,检出限(S/N=3)为1.00×10-7mol/L。方法用于塑料制品中溶出双酚A的测定,回收率为96.4%～100.5%。     

基于石墨烯的毒死蜱分子印迹电化学传感器的制备及对毒死蜱的测定

利用分子印迹技术,以马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂,使用自由基热聚合法在石墨烯修饰的玻碳电极表面合成毒死蜱( CPF)分子印迹聚合膜,制得了CPF分子印迹电化学传感器。采用循环伏安法、线性扫描伏安法和电化学交流阻抗法等,考察了此CPF分子印迹膜的电化学性能。在最佳检测条件下,传感器的峰电流与CPF浓度在2.0×10-7~1.0×10-5mol/L范围内呈线性关系,线性方程为Ip(μA)=-7.1834-0.2424C (μmol/L),相关系数r2=0.9959,检出限为6.7×10-8 mol/L(S/N=3)。构建了CPF分子印迹电化学传感器的动力学吸附模型,测得印迹传感器的印迹因子β=2.59,结合速率常数k=12.2324 s。传感器表现出良好的重现性和稳定性,并成功用于实际水样和蔬菜样品中CPF的测定,加标回收率为94.1%~101.4%。     

PSS功能化海绵状石墨烯电化学传感灵敏检测瑞香素的研究

通过绿色环保、简单易行的方法合成聚苯乙烯磺酸钠(PSS)功能化的海绵状石墨烯(3D-PSS-rGO),利用紫外-可见吸收光谱及扫描电镜对复合材料进行表征和分析,构筑了基于3D-PSS-rGO复合材料修饰玻碳电极检测瑞香素的电化学传感器。结果表明,3D-PSS-rGO/GCE对瑞香素有较强富集作用,对瑞香素表现出优异的电催化活性。在优化实验条件下,瑞香素浓度在0.08～10.0μmol/L和10.0～60.0μmol/L范围内与其氧化峰电流呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.04μmol/L。将该传感用于祖师麻粉中瑞香素含量的检测,回收率为90.0%～96.0%。该研究为中药材中瑞香素含量的测定提供了方法参考。     

Graphene materials preparation methods have dramatic influence upon their capacitance

Graphene related materials are widely expected to play a major role as materials for the construction of supercapacitors. We demonstrate here that graphene oxides prepared by various well-established methods exhibit dramatically different capacitances. We exfoliated graphite oxide sonographically to graphene oxide (GO) and we reduced GO by chemical or electrochemical means to chemically reduced graphene oxide (CRGO) and electrochemically reduced graphene oxide (ERGO); in addition, graphite oxide was thermally exfoliated leading to thermally reduced graphene oxide (TRGO). We found clear dependence of weight specific capacitance upon amount of oxygen containing groups presented on the surface of these graphenes. GO exhibits the lowest and TRGO the highest values of weight specific capacitance.     

氧化石墨烯的可控还原及结构表征

采用氧化还原法, 通过控制还原时间制备了不同还原程度的石墨烯; 用红外光谱、 紫外光谱、 拉曼光谱、 X射线衍射、 热重分析、 电导率测量等多种手段系统研究了不同还原程度石墨烯的结构与性能; 采用透射电子显微镜、 扫描电子显微镜和原子力显微镜比较了氧化石墨烯和石墨烯的形貌. 结果表明, 随着还原程度的增加, 石墨烯中含氧基团减少, 紫外吸收峰逐渐红移, D带与G带的强度比增加, 热稳定性和导电性提高. 微观结构表征说明石墨烯比氧化石墨烯片的厚度增加, 褶皱增多.     

Self-assembly of graphene oxide nanosheets in t-butanol/water medium under gamma-ray radiation

Graphene oxide (GO) nanosheets dispersed in strong acidic t-butanol/water medium can be reduced and self-assembled into a self-standing graphene hydrogel under γ-ray radiation, providing a facile and economical preparation method for hydroxylalkylated graphene-based aerogel.     

石墨烯纤维材料的化学气相沉积生长方法

石墨烯纤维材料是以石墨烯为主要结构基元沿某一特定方向组装而成或由石墨烯包覆纤维状基元形成的宏观一维材料。根据组成基元的不同可将石墨烯纤维材料分为石墨烯纤维和石墨烯包覆复合纤维。石墨烯纤维材料在一维方向上充分发挥了石墨烯高强度、高导电、高导热等特点,在智能纤维与织物、柔性储能器件、便携式电子器件等领域具有广阔的应用前景。随着化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备石墨烯薄膜技术的发展,CVD技术也逐渐应用于石墨烯纤维材料的制备。利用CVD法制备石墨烯纤维可避免传统纺丝工艺中繁琐的氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)还原过程。同时,通过CVD法直接将石墨烯沉积至纤维表面可以保证石墨烯与纤维基底之间强的粘附作用,提高复合纤维的稳定性,同时可实现对石墨烯质量的有效调控。本文综述了石墨烯纤维材料的CVD制备方法,石墨烯纤维材料优异的力学、电学、光学性质及其在智能传感、光电器件、柔性电极等领域的应用,并展望了CVD法制备石墨烯纤维材料未来的发展方向。     

废旧锂离子电池基石墨烯/聚苯胺复合材料制备及其电化学性能研究

以废旧手机锂离子电池回收的负极石墨粉制备的氧化石墨烯(GO)和苯胺单体为原料,利用GO活化H_2O_2产生的·OH为氧化剂,采用原位复合法制备了不同质量比的石墨烯/聚苯胺复合材料,通过FTIR、XRD和SEM对其进行了表征,并利用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等对其电化学性能进行测试。结果表明,该类石墨烯/聚苯胺复合材料具有良好的电化学性能,当电流密度为100mA/g时,质量比为1∶10制备的石墨烯/聚苯胺复合材料(rGO/PANI-10)的比电容达到481F/g,较石墨烯比容量(161F/g)提高了199%,较聚苯胺比容量(351F/g)提高了37%;在500mA/g电流密度下,rGO/PANI-10充放电循环1000圈后,电容保持率为77%,表现出较好的循环稳定性。     

石墨烯分散液及其组装膜的性能

通过对比表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和聚乙烯醇(PVA)对石墨烯的分散能力,发现SDS可有效避免石墨烯片层之间的团聚,使得石墨烯在水溶液中分散得更加均匀.将浓度分别为0.39和0.30 mg/m L的石墨烯(G)和石墨烯片(GF)的SDS分散液旋涂在ITO电极表面制备出G膜和GF膜.透射电子显微镜和原子力显微镜观测结果表明,两类石墨烯膜均呈现出纱状透明的片状结构,同时具有石墨烯特有的褶皱.在石墨烯膜上继续进行钌配合物分子膜的自组装实验,得到G/Ru复合膜和GF/Ru复合膜.采用循环伏安法及紫外-可见吸收光谱法对石墨烯复合膜进行光电化学分析,结果表明石墨烯膜与钌配合物分子膜的复合可有效加强薄膜对太阳光的吸收.     

Toward clean and crackless polymer-assisted transfer of CVD-grown graphene and its recent advances in GFET-based biosensors

Ever since the more than decade-old discovery of the mechanical exfoliation method for graphene isolation, this miraculous 2-dimensional material is still widely used in various applications because of its exceptional electron mobility and thermal conductivity. Graphene, commonly grown on a metallic substrate using chemical vapor deposition (CVD), needs to be transferred onto dielectric substrates compatible with complementary metal oxide–semiconductor (CMOS) technology for various electronic and optical applications. However, the ultra-clean transfer of graphene with defect-free is still crucial for large-area graphene devices' efficiency. This review introduces a comprehensive and up-to-date account of the transfer of the most attention kinds of CVD-grown graphene on copper substrates. The advances and main challenges of both wet and dry transfer methods are also carefully described. Particular emphasis is also given on graphene-based BioFET devices, revising their sensing mechanism and the optimum operational conditions toward high specificity and sensitivity. The authors have been convinced that upgrading the transfer process to accomplish the cleanest graphene surface and exploiting the optimum operating conditions will undoubtedly be of considerable significance to fabricate graphene-based devices.     

Electrochemistry Investigation on the Graphene/Electrolyte Interface

In this study, the graphene/electrolyte interface was investigated in detail by the electrochemical method. The total interface capacitance was calculated from the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) results, and its responses to different concentrations and pHs were also investigated. The minimum point of the capacitance was found to shift to right (vs. Ag/AgCl) as the concentration increased, and to left with increasing pH. As a comparison, gold/electrolyte interface was investigated in the same way, but didn’t show the similar behavior. To further explore the interface capacitance, proper models were proposed to fit the EIS results. Two constant‐phase elements (CPE) were used in the graphene‐electrolyte interface model to represent the double‐layer capacitance (CPE_dl) and the quantum capacitance (CPE_q), respectively. The CPE_q exhibited its sensitivity to concentration and pH, while CPE_dl did not. This study gives a new aspect to detect concentration and pH, and may provide a reference for the graphene‐based supercapacitor research.     

酞菁铅在石墨烯表面吸附行为的拉曼光谱研究

利用石墨烯增强拉曼散射效应可以获得与石墨烯接触的某些分子的拉曼增强信号, 并且对于不同的分子或振动模, 其拉曼增强因子不同. 根据这一特征, 本工作利用拉曼光谱技术对石墨烯表面上酞菁铅(PbPc)分子Langmuir-Blodgett (LB)膜在退火过程中吸附构型的变化进行了跟踪研究. 发现随着退火温度的升高, 石墨烯表面上PbPc分子的拉曼信号经历了一个先增强后减弱的过程, 在升华温度点附近强度达到最大, 表明PbPc发生了由直立向平躺取向的转变; 同时, 在PbPc分子升华温度点附近, 由于对称性破坏导致散射截面低的振动模出现, 并且该振动模强度随着退火温度的进一步升高而增强, 表明非平面的PbPc分子受石墨烯π-π相互作用的影响而形变加剧, 向平面结构转变; 在更高的退火温度下, 则出现一些不属于PbPc分子的拉曼振动峰, 表明PbPc分子在石墨烯表面由Pb(II)被还原成Pb(0).     

Comparative Studies on Electrocatalytic Activities of Chemically Reduced Graphene Oxide and Electrochemically Reduced Graphene Oxide Noncovalently Functionalized with Poly(methylene blue)

This study compares the electrocatalytic activities of chemically reduced graphene oxide (crGO) and electrochemically reduced graphene oxide (erGO), which are both noncovalently functionalized with a polyaromatic dye, poly(methylene blue) (polyMB), toward the oxidation of β‐nicotinamide adenine dinucleotide (NADH). PolyMB‐crGO and polyMB‐erGO composites were obtained via electropolymerization of methylene blue on crGO and GO modified glassy carbon (GC) electrodes, respectively. Cyclic voltammetry (CV) results indicate that these two types of integrated electrodes reveal different electrocatalytic activities. PolyMB‐crGO integrated electrode possesses lower catalytic oxidation potential, suggesting higher catalytic activity. The present study is helpful for the understanding and screening of graphene‐based advanced carbon nanomaterials for potential electrochemical applications.