基于石墨烯的电化学传感器

摘要

传统的碳系家族包含零维的富勒烯、纳米金刚石、导电的碳黑纳米颗粒，一 维的碳纳米管和三维的金刚石、石墨[1]，在过去的二十年中，这些材料得到了广 泛的应用。既然碳的零维、一维和三维形态能够存在于自然界中，那么二维的碳 材料能否稳定存在呢？所以将具有二维蜂窝状晶格结构的单层碳原子从裂解石墨 中剥离出来引起了材料科学家的好奇。2004年，K.S. Novoselov 和A.K. Geim 制得 了石墨烯，即小于10 层的石墨层[2]。它可以包成零维的富勒烯，卷成一维的碳 纳米管，叠成三维的石墨，因而是众多碳质材料的基元[3,4]。石墨烯拥有很多优 异的性质，例如很高的比表面积（2600 m2 g–1）[5]，高速的室温电子迁移率（200000 cm2 (V·s)–1）[2,6]，卓越的热传导率（3000 W (m·K)–1）和很好的硬度（杨氏模量约 为1000GPa）[7]，因而被誉为材料科学领域的一颗新星。考虑到石墨烯片层独特的电子性质和多样的化学修饰形式，将他们作为敏感材料用于电化学传感器和纳 米装置中，展示了良好的应用前景。