電化(huà)學傳感(gǎn)器在環境(jìng)監應(yīng)用

傳(chuán)統的環(huán)境監測通常(cháng)采(cǎi)用離綫，實(shí)驗室分析方法(fǎ)，分析速度慢(màn)，操(cāo)作復雜(zá)，分析儀(yí)器(qì)大(dà)且(qiě)昂(áng)貴(guì)，無法進(jìn)行(háng)現場(cháng)快速分析和(hé)連續在綫監(jiān)測(cè)。電化學傳感器以成(chéng)本低，易(yì)攜帶，多功能等(děng)優(yōu)點(diǎn)在環境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域(yù)的應用日益廣(guǎng)泛(fàn)。鑒(jiàn)於(yú)對(duì)電化學傳感器的靈敏度(dù)要求(qiú)越(yuè)來(lái)越高，很(hěn)多納米(mǐ)材料如(rú)碳納(nà)米管(guǎn)，納米金屬顆(kē)粒，碳纖維，多(duō)孔(kǒng)納米材料等(děng)被廣(guǎng)泛(fàn)用於(yú)電(diàn)化學傳(chuán)感器構(gòu)建(jiàn)，其中石(shí)墨(mò)烯(xī)作為一種(zhǒng)的(dí)納米材料(liào)對電(diàn)化學(xué)傳感(gǎn)器起(qǐ)到了很好的增(zēng)敏作用。

電化(huà)學(xué)傳感(gǎn)器在食(shí)品(pǐn)，生(shēng)物分(fēn)析(xī)，生命醫(yī)學(xué)，環(huán)境監測(cè)等方麵(miàn)得到(dào)了(liǎo)高度重(zhòng)視和廣(guǎng)泛應用。筆者主(zhǔ)要(yào)綜述(shù)近幾年來外(wài)基(jī)於石墨烯(xī)構建的(dí)電化(huà)學傳感器在環(huán)境(jìng)監測(cè)領域的發展(zhǎn)。

大規(guī)模製備(bèi)高質量(liáng)的石墨烯晶(jīng)體(tǐ)材(cái)料是應(yīng)用的(dí)基礎(chǔ)，發(fā)展簡(jiǎn)單(dān)可控(kòng)的(dí)化學(xué)製備方法(fǎ)是zui為方(fāng)便(biàn)，可(kě)行的(dí)途(tú)徑(jìng)，這需要化學(xué)家們長(cháng)期不懈的(dí)探(tàn)索和(hé)努(nǔ)力。Novoselov等人zui初采(cǎi)用“微機(jī)械力分裂(liè)法”，即通過機械力從石(shí)墨晶體表(biǎo)麵(miàn)剝離(lí)石墨(mò)烯(xī)片層(céng)並(bìng)轉(zhuǎn)移到氧化(huà)矽等載體表麵(miàn)上。雖然(rán)這(zhè)種(zhǒng)方法可(kě)以製(zhì)備(bèi)微(wēi)米(mǐ)大(dà)小的石墨(mò)烯(xī)，但是(shì)其可(kě)控(kòng)性(xìng)較低，難以(yǐ)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模合成。

通(tōng)過(guò)加(jiā)熱SiC單晶(jīng)表麵，Berger等人(rén)在SiC表麵上外(wài)延生長石墨(mò)烯結構，這種擔(dān)載的石(shí)墨(mò)烯(xī)可(kě)以通(tōng)過(guò)光刻過程直(zhí)接(jiē)做成(chéng)電子器件。但(dàn)是(shì)由於(yú)SiC晶(jīng)體在(zài)高(gāo)溫(wēn)加熱(rè)過(guò)程中表麵容(róng)易發(fā)生重構，導致(zhì)表麵結(jié)構較(jiào)為復(fù)雜(zá)，難以(yǐ)得到(dào)麵(miàn)積大，厚度均(jūn)一(yī)的石(shí)墨(mò)烯(xī)。相比(bǐ)較(jiào)而言(yán)，化(huà)學(xué)氣相(xiāng)沉積(jī)法提供了(liǎo)一條有效(xiào)可控的合成(chéng)和製備(bèi)石(shí)墨烯薄(báo)膜的(dí)途徑。以金(jīn)屬單(dān)晶或金(jīn)屬薄(báo)膜(mó)為襯(chèn)底(dǐ)，在(zài)其(qí)表(biǎo)麵上(shàng)暴露(lòu)並(bìng)高(gāo)溫分(fēn)解(jiě)含碳(tàn)化合(hé)物可以生成(chéng)石(shí)墨烯(xī)結構，通過襯底(dǐ)的選擇，生長(cháng)的溫度，前(qián)驅物的暴露量等生長(cháng)參數(shù)能(néng)夠對石(shí)墨烯的(dí)生長進行調控。另外(wài)化學(xué)或熱(rè)還(huán)原(yuán)法也可以(yǐ)大(dà)量生(shēng)產(chǎn)石墨烯(xī)。將石(shí)墨(mò)烯功能化，是將(jiāng)石(shí)墨(mò)烯進(jìn)行(háng)化學改性，摻雜，表(biǎo)麵官(guān)能(néng)化以(yǐ)及(jí)合成石(shí)墨烯的(dí)衍(yǎn)生(shēng)物。

如(rú)金(jīn)屬(shǔ)納(nà)米(mǐ)粒子(zǐ)功(gōng)能(néng)化(huà)的石墨烯(xī)，增強(qiáng)了石墨(mò)烯的(dí)導電(diàn)性；合成磺(huáng)酸(suān)化的(dí)石墨烯提(tí)高(gāo)了石墨(mò)烯(xī)的水(shuǐ)溶性，進(jìn)一步提(tí)高了(liǎo)石墨烯在電(diàn)極表麵(miàn)的(dí)成膜(mó)性(xìng)；合成(chéng)N摻雜(zá)的石(shí)墨(mò)烯(xī)，由於氮元素(sù)有高的電(diàn)子(zǐ)雲密度，將N元素(sù)摻(chān)雜(zá)於石墨烯中(zhōng)，進一步改善了石墨(mò)烯(xī)的(dí)導電性；另外還(huán)有製備的(dí)光學(xué)性質較好的(dí)卟(bǔ)啉石墨烯(xī)。將功能(néng)化石(shí)墨(mò)烯作(zuò)為修飾(shì)電(diàn)極基(jī)底材料(liào)，大(dà)大提高了(liǎo)修飾電(diàn)極(jí)的(dí)導電性(xìng)以(yǐ)及表(biǎo)麵(miàn)積，用此種修(xiū)飾電極構(gòu)建一(yī)係(xì)列電(diàn)化(huà)學(xué)傳感(gǎn)器，提高了傳(chuán)感器的(dí)靈(líng)敏(mǐn)度，穩定(dìng)性和重(zhòng)現(xiàn)性(xìng)。

傳(chuán)感器(qì)主(zhǔ)要由敏感器(分(fēn)子識別元件)，信(xìn)號(hào)轉換(huàn)器(換能器(qì))和(hé)電(diàn)子(zǐ)綫(xiàn)路(lù)三(sān)部分(fēn)組(zǔ)成。電化(huà)學傳感(gǎn)器是一(yī)類特殊的傳感(gǎn)器(qì)，是利用(yòng)生(shēng)物(wù)識別(bié)元(yuán)件，信(xìn)號轉換裝置(zhì)，數據處(chǔ)理係統和(hé)顯(xiǎn)示係統(tǒng)結合在(zài)一起(qǐ)的分(fēn)析設(shè)備(bèi)，能夠感受特定的(dí)被測(cè)量物質並(bìng)按照(zhào)一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換(huàn)成可識(shí)別(bié)的(dí)電信號，通過對電(diàn)信號進(jìn)行處(chǔ)理，監測(cè)出(chū)被(bèi)測物(wù)質及其(qí)濃(nóng)度(dù)。