制备石墨烯基纳米复合材料以及在电分析化学中的应用

阿迪拉·艾尔肯

阿克苏地区教育学院 新疆 阿克苏 843000

1 石墨烯的结构性质及其制备方法简要分析

1.1 石墨烯的结构 一般的，石墨是三位层状结构，当石墨的层数小于10层时，这是在石墨的表面就会呈现出与三维石墨不同的电子状态，化学中便将层数小于10层的石墨称之为石墨烯。石墨烯可以依据其外貌形状进行分类，一般可将之分为石墨烯纳米带、石墨烯纳米片等等，此外，根据石墨烯的取向也可以进行一定的分类。

1.2 石墨烯的性质 石墨烯具有诸多方面的性质，例如其物化性质、光学性质、力学性质、热学性质等，首先物化性质方面来说，石墨烯是一种天然的层状材料，作为当前已知材料中最薄的一种，石墨烯具有极高的强度。此外，石墨烯还具有优良的导电性，在电学、光学等方面也具有优异的性质，正是由于石墨烯优良的物化性质，其在化学方面的研究具有十分重要的意义。石墨烯光学方面的性质如下:石墨烯是一个很好的饱和吸收体，这主要是由于石墨烯具有高导电率及两线性等。

1.3 石墨烯的制备方法 石墨烯的制备方法有很多，当前所主要使用的石墨烯制备方法有微机械分离法、化学气相沉积法、氧化分散还原法等。所谓微机械分离法，指的是通过机械力从石墨晶体表面剥离出石墨烯的片层，该方法所制备的石墨烯能够达到微米级别，但由于费时费力，无法大幅度的推广使用。化学气相沉积法则是以金属为衬底，将含碳化合物置于其上，利用高温分解得到石墨烯，石墨烯的生长可以人为控制反应条件来进行调控，因而所制得石墨烯符合相应得标准。

2 石墨烯基纳米复合材料的结构及制备方法

2.1 石墨烯基纳米复合材料 当前对于石墨烯的制备以及应用仍然不断研究过程中，石墨烯的用途也在不断扩大，在此过程中，石墨烯基纳米复合材料的发展逐渐成为石墨烯应用发展最快的方向。石墨烯具有优良的力学、热学、电学等性能，在使用过程中常被用作复合材料的增强相。在此过程中，可以将石墨烯与其他材料复合来制备石墨烯基纳米复合材料，这也是得益于石墨烯与金属陶瓷等材料之间容易产生较强的相互作用。

2.2 石墨烯基纳米复合材料的制备方法 对于石墨烯基纳米复合材料的制备而言，主要分为两种方法，分别是共价方法以及非共价方法。所谓共价方法，即氧化石墨还原法在处理过程中所得到的石墨烯含有大量含氧基因，在强酸或是氧化剂作用下能够形成羟基等化学基因，而氟容易把石墨烯氟化，由此可以将氨基、羟基等通过取代作用引入到石墨烯的表面。而非共价方法则是石墨烯与带芳环的化合物发生强大的交互作用，氧化后的石墨烯带负电，因而能够通过静电来吸附带有相反电荷的分子。相较而言，非共价方法更加的稳定。

3 石墨烯基纳米复合材料在电分析化学中的应用分析

3.1 石墨烯基纳米复合材料在电化学生物传感器中的应用 石墨烯基纳米复合材料在电化学生物传感器中的应用极为广泛，主要的应用领域有过氧化酶传感器、葡萄糖氧化酶传感器以及免疫生物传感器。石墨烯基纳米复合材料可以用于过氧化氢生物传感器，在简单的混合中组合出复合膜电极，单层石墨烯能提供比较良好的微生物环境以实现酶的固定，并提供了恰当的电子传递间隔，这就使石墨烯基纳米复合材料能广泛的用在电化学生物传感器中。石墨烯基纳米复合材料在葡萄糖氧化酶传感器方面的应用也是当前比较重要的研究对象之一，石墨烯纳米复合物固载葡萄糖氧化酶的新型葡萄糖生物传感器可以构建酶固载基质，同时还能够与石墨烯等进行结合，由此来提升生物传感性能。由此所得到的石墨能够对过氧化氢起到明显的催化作用，表现出良好的线性响应。由此可见，石墨以及纳米金的协同效应能够很好的促进过氧化氢电催化，同时能够组装成为葡萄糖生物传感器，其稳定性以及高度的灵敏性也能够扩展到其他生物大分子的应用。

3.2 石墨烯基纳米复合材料在其他方面的应用 除了在电化学生物传感器中的应用外，石墨烯基纳米复合材料还能够用于蛋白质、葡萄糖的检测之中，在葡萄糖的检测中，主要是研究出了葡萄糖氧化酶-石墨烯-壳聚糖，该修饰电极可以灵敏地检测葡萄糖。其主要应用原理是石墨烯的大比表面积以及高导电性为酶提供了良好的环境，同时生物传感器对葡萄糖有着较高灵敏度，在检测的过程中不容易出现错误。总的来说，石墨烯基纳米复合材料还能够用于检测过氧化氢、病原体等，可见其应用范围之广。

4 结束语

本文针对石墨烯基纳米复合材料的制备与应用进行了简单介绍，主要针对石墨烯的性质、制备方法以及石墨烯纳米复合材料的制备及应用进行了介绍，由此可见石墨烯基纳米复合材料的发展前景极为广阔，也是未来研究的重要方向。教育学院培养的都是未来的教师，可以在课程中加入部分石墨烯的内容作为补充的知识点，便于他们未来深入学习。