石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学生物传感应用研究进展

作为单原子厚度的二维碳原子材料,石墨烯由于其特殊的结构和理化性能而成为目前碳基材料中的一个研究热点。为了进一步拓宽石墨烯的应用范围和提高石墨烯的应用能力,需要对石墨烯或其衍生物进行功能化修饰。本文主要综述了石墨烯的功能化方法及功能化石墨烯基纳米复合材料在电化学生物传感应用领域的研究进展。     

碳化铁功能化的三维氮掺杂碳材料制备及高性能电化学过氧化氢传感器的构建（英文）

过氧化氢传感在疾病诊断、生物成像、人类反恐等方面有广泛应用.在传统的电化学传感器中,电极材料需要过氧化氢酶或贵金属材料的修饰,这不仅增加了电化学传感器的成本,也使得电极制备比较复杂.本文提出了一步高温煅烧的策略,制备了碳化铁功能化的三维氮掺杂碳材料(Fe3C/NG).由于该三维碳材料具有高比表面积、大孔容的特性,其对过氧化氢的电化学检测表现了高的灵敏度和选择性.因此,Fe3C/NG复合材料有望取代贵金属纳米材料,在生物传感器的构建方面具有潜在的应用前景.     

石墨烯基第三代电化学酶生物传感器

石墨烯被认为是纳米结构碳材料的"新星",自2004年被发现以来就引起了人们极大的兴趣.石墨烯由于其独特的性能,如高比表面积、高导电性和良好的生物相容性,在生物电化学领域有着巨大的应用潜力.电化学生物传感器是生物电化学领域的重要研究内容,最受关注的一种传感器是电化学酶生物传感器.其中,第三代电化学酶生物传感器以其反应体系...     

基于二硫化钼-碳纳米颗粒复合物的电化学传感器

采用L-半胱氨酸辅助溶液相方法合成二硫化钼-碳纳米颗粒复合物,并利用扫描电子电镜对复合物的形貌进行表征.基于二硫化钼-碳纳米颗粒复合物修饰玻碳电极构建电化学传感器,用于扑热息痛的灵敏检测,利用循环伏安法和微分脉冲伏安法考察了电化学传感器的电化学行为.结果表明,扑热息痛的线性检测范围为0.1~100μmol/L,检出限为0.01μmol/L.而且,该方法成功地用于实际药品中扑热息痛的检测.该传感器具有选择性高、抗干扰能力强、重现性和稳定性好的优点.     

碳载纳米Pt及纳米Pt-WO_3电催化剂的制备与表征

通过电化学方法 ,在碳载体表面沉积了纳米Pt及纳米Pt WO3 表面电催化剂。运用循环伏安和扫描电子显微镜技术对催化剂电极进行了表征。结果表明 :电沉积的碳载Pt电催化材料是粒度均匀的纳米颗粒。碳载Pt WO3 电催化材料是由纳米颗粒组成的柱状结构 ,直径均匀 ,定向平行排列 ,具有很大的比表面积     

锂离子电池正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的碳包覆研究

以过渡金属乙酸盐和氢氧化锂为原料,采用共沉淀方法制备了锂离子电池富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2并对该材料进行表面包碳.X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)实验数据表明,该材料具有层状α-NaFeO2 结构.包碳后材料结构没有变化,表面覆盖上一层纳米级别的颗粒.电化学性能测试结果表明该材料包碳后在0.1 C (1 C＝180 mA/g),2.0 ～ 4.8 V电位范围内首次放电比容量高达259.0 mAh/g.包碳后首次放电比容量,倍率性能,循环性能均得到提高.采用电化学阻抗谱(EIS)研究包碳前后该材料的传荷阻抗,结果显示碳包覆材料的传荷阻抗明显减小,电子电导率得到提高,从而提高电化学性能.     

纳米科学和碳基纳米技术

纳米科学是一个宏大的科学,纳米材料的种类很多,本文将众多的纳米材料归结为三大类,即天然纳米晶体材料、人工纳米结构材料和聚合物功能分子材料.重点评述了碳基纳米材料的发展,包括结构特征、光电性质及其在光电子科学技术中的应用,并对石墨烯作了详细介绍,特别强调了碳基纳米技术要在应用中发展及其重要性.     

鲁米诺-碳糊电化学发光传感器的制备与应用

利用鲁米诺作为发光试剂,制备了价廉且可重复使用的鲁米诺-碳糊电化学发光传感器。研究了鲁米诺-碳糊电化学发光传感器在过氧化氢溶液中的电化学发光特性;考察了鲁米诺-碳糊电化学发光传感器在3.0×10-8mol/L过氧化氢中的重现性及传感器寿命。结果表明电化学发光信号与过氧化氢浓度在1.0×10-13～1.0×10-11mol/L范围内呈线性关系。鲁米诺-碳糊电化学发光传感器具有制备方法简单,成本低廉,对H2O2的检测灵敏度高、响应范围宽、分析速度快等优点,有一定的应用价值。     

基于二氧化锆和金纳米粒子的葡萄糖生物传感器

将合成的二氧化锆纳米材料修饰到玻碳电极上面。在此基础上,还修饰了金纳米颗粒,构建了电化学生物传感器用来检测葡萄糖。纳米结构的二氧化锆作为金属氧化物,不仅生物相容性好,而且灵敏度高。此外,修饰的金纳米颗粒可以提高导电性,促进固定化的蛋白质和电极基质之间的电子转移。结果发现葡萄糖的检测范围是0. 01～20. 0 mmol/L,检测线为7. 52μmol/L,并且响应速度快,表明合成的材料对葡萄糖的成功检测。     

基于碳点的OFF-ON型荧光传感器检测Hg2+和S2-

以柠檬酸铵为原料合成的碳点,其表面含有大量的氨基和羧基,汞离子可以与这两种官能团发生络合反应,猝灭碳点的荧光.硫离子能够和汞离子结合形成稳定的不溶物硫化汞,使得碳点的荧光重新恢复.该工作是通过制备开关型(OFF-ON型)荧光传感器检测环境中的污染物Hg2+与S2-.这种OFF-ON型的传感器,在检测S2-时选择性良好,灵敏度较高.因此,碳点作为一种新型的传感材料,因其尺寸优势具有优良的发光性能,被广泛应用于金属离子检测、阴离子传感、生物分子传感等研究领域.     

基于碳点的漆酶生物传感器用于检测邻苯二酚

邻苯二酚是一种广泛存在于自然界的污染物,其能够引起人体机能的损害,而电化学分析法具有耗费低、响应速度快、灵敏度高等优点,因此,在本文中,以五氧化二磷为原料合成碳点,用碳点修饰的玻碳电极作为基底,结合壳聚糖研制了漆酶生物传感器,并探讨了邻苯二酚在该生物传感器上的电化学行为.实验表明,该传感器对邻苯二酚的氧化还原过程具有显著的电催化作用.在最优的实验条件下,邻苯二酚在1.00×10-7⁸.00×10-5 mol·L-1浓度范围内与其还原峰电流呈良好线性关系(相关系数为0.999 3),检出限为7.35×10-8 mol·L-1.该传感器具有良好的重现性、选择性和稳定性,具有较低的检测限、较高的灵敏度和较好的准确度,具有一定的应用前景.     

Fe基金属氧化物/氢氧化物在超级电容器负极材料中的应用研究进展

纳米结构铁基金属氧化物/氢氧化物(如Fe_2O_3,Fe_3O_4及FeOOH等),因具有较高的理论比电容和较宽的负向电位窗口,被认为是一种潜在的理想超级电容器负极材料,但Fe基电极大多数具有较差的导电性及不稳定的电化学性能,使其实际应用受到阻碍.为此,科研人员为提高其导电性及电化学稳定性做了大量的工作.该文概述提高Fe基纳米结构负极材料导电性和电化学稳定性的有效方法,介绍Fe基纳米结构负极材料在纳米结构设计和合成方面的最新研究进展,展望其未来的应用前景.     

纳米碳对DMcT-PAn正极材料电化学性能的影响

研究了纳米碳对DMcT-PAn正极材料的电化学性能的影响.实验结果表明:DMcT-PAn正极材料的电化学氧化还原电流随着纳米碳含量的增加而增大;纳米碳使聚苯胺(PAn)膜的第2个氧化还原峰(位于0～0.2 V)电位发生正移,而微米级碳的存在使得PAn膜的氧化还原电位发生负移,因此,纳米碳主要是影响复合材料中聚苯胺的电化学性能;同时,在纳米碳的作用下,DMcT-PAn的电化学反应阻抗变小,复合膜的电化学容量增加,说明纳米碳对DMcT-PAn电化学反应有电催化作用;当纳米碳质量分数为8%～15%时,含碳复合膜的电化学容量比本征DMcT-PAn膜的电化学容量高,电化学反应阻抗Ret较低;纳米碳可有效改善DMcT-PAn正极材料的电化学性能.     

锂离子电池硅/碳负极材料的制备与应用

对锂离子电池中硅/碳负极材料的纳米结构、掺杂改性以及三元复合等制备工艺及其电化学性能、相关机理进行了总结。通过研究不同改性方法对硅/碳负极材料电化学性能的影响,以找到较为优异的改性路径。经过对比发现,通过采用纳米结构、原子掺杂以及三元复合的方法均可显著提升硅/碳负极材料的电化学性能。最后对硅/碳负极材料发展现状进行了简要分析,并对其研究前景进行了展望。     

基于层状磷酸锰-金纳米颗粒复合物的电化学传感器研究

利用化学沉淀方法室温下水相合成层状磷酸锰纳米材料.然后利用磷酸锰-金纳米颗粒修饰玻碳电极,构建电化学传感器并用于多巴胺的灵敏检测.通过循环伏安法和微分脉冲伏安法对所构建传感器的电化学行为进行考察.结果表明,该传感器对多巴胺的线性检测范围为0.5~120μmol/L,检出限为0.05μmol/L.同时,该方法具有灵敏度高、抗干扰能力强、稳定性好等优点.     

碳载纳米Pt及纳米Pt—WO3电催化剂的制备与表征

通过电化学方法，在碳载体表面沉积了纳米Pt及纳米Pt—WO3表面电催化剂。运用循环伏安和扫描电子显微镜技术对催化剂电极进行了表征。结果表明：电沉积的碳载Pt电催化材料是粒度均匀的纳米颗粒。碳载Pt—WO3电催化材料是由纳米颗粒组成的柱状结构，直径均匀，定向平行排列，具有很大的比表面积。     

SnO2纳米颗粒对CH4气敏特性的研究

使用溶胶-凝胶法制备了SnO2纳米颗粒.通过X射线衍射和扫描电子显微镜手段对材料的晶体结构和表面进行分析,结果表明所得材料为纯SnO2纳米颗粒.以所制备的SnO2纳米颗粒为气敏材料制备电阻式气敏元件,在CH4体积分数为2.5×10-4时,测试SnO2纳米颗粒对CH4气体的气敏特性,包括工作温度-气体灵敏度和响应-恢复特性,结果表明SnO2颗粒在工作温度为350℃时对CH4的最大灵敏度为11,响应-恢复时间分别为5s和8s.实验结果表明,该SnO2纳米颗粒气敏传感器对CH4具有快速响应和高灵敏度的特性,在工矿安全运行和环境保护方面具有重要的应用价值.     

碳化钛在纳米生物传感中的应用研究进展

过渡金属碳/氮化物(MXenes)是一类新兴的二维材料,具有独特的物理化学性质,且易于与其他物质结合形成功能化复合材料.碳化钛(T i3 C2)作为一种典型的M Xenes,在其基础上发展了多种功能性化学修饰方法,使之成为电化学和光学分析传感的理想材料之一.本综述首先介绍M Xenes的发展历史和重要应用,并简要总结T...     

纳米碳催化研究取得新进展

纳米碳材料具有较好的化学相容性,经表面活化处理后可在烷烃活化、生物质转化、电催化氧还原等反应中表现出优异活性。然而,功能化纳米碳材料表面物种繁多,为单一官能团定量分析带来了较大难度,多个碳催化反应过程的结构-性能基本关联仍未明晰。近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所所属新能源所张建课题组与张亚杰课题组合作开展的纳米碳催化机理研究取得新进展,揭示了     

基于多孔碳纳米微球的电化学传感器用于检测4-氨基苯酚

以多巴胺为前体,利用高温碳化的方法制备多孔碳纳米微球.多孔碳纳米微球通过透射电子显微镜和X射线粉末衍射图谱来进行表征.利用多孔碳纳米微球修饰玻碳电极,构建电化学传感器用于4-氨基苯酚的检测.结果表明,该传感器实现了对4-氨基苯酚的灵敏检测,线性检测范围为0.1~120μmol/L,检出限为20nmol/L.此外,该方法具有稳定性好、选择性高等优点.