石墨烯传感器的进展综述

石墨烯及其复合材料在酶电化学生物传感器中的应用作者：张谦张玲李景虹来源：《分析化学》2013年第05期摘要：石墨烯作为新型的二维碳基纳米材料，具有良好的导电性、较大的比表面积和较好的生物相容性。

石墨烯及其复合物适合于构建酶电化学生物传感器。

本文介绍了石墨烯功能化的方法，并对石墨烯及其复合物在酶电化学生物传感器方面的研究进行了综述。

关键词：石墨烯；功能化；酶；电化学生物传感器；综述1引言石墨烯（Graphene）是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的新型碳材料。

自从2004年由英国Manchester 大学的Geim研究组发现以来，石墨烯引起了强烈的反响和广泛关注[1]。

这种二维纳米材料的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，其厚度仅为一个碳原子的厚度（0.335 nm），是目前所发现的最薄的二维材料[2，3]。

这种特殊的结构使得石墨烯表现出优异的物理化学性质。

石墨烯的理论比表面积高达2600 m2g4，其结构中长程有序的鸺缱咏峁故故┚哂杏乓斓牡既刃阅（3×103 W（m·K））和力学性能（1.06×103 GPa）以及室温下的高的电子迁移率（1.5×104 cm2（V·s））[4～6]。

由于具有独特的结构和优异的性能，石墨烯已被广泛应用于诸多领域[7～13]。

近年来，随着对石墨烯结构、性质等方面的深入研究，其在电化学，尤其是生物电化学领域的研究日益受到关注[14～22]。

由于具有优良的导电性和电催化性能，石墨烯是制备酶电化学生物传感器的一种理想的电极材料[23～25]。

石墨烯良好的电学性质使其可以在电化学过程中有效地促进电子传输，提高生物传感器的灵敏度和响应信号，缩短响应时间[26]。

而且，石墨烯具有较大的比表面积可有效提高酶的负载量，由此改善传感器的灵敏度等性能[27]。

此外，石墨烯还具有良好的生物相容性，能够保持负载酶的生物活性，有利于生物传感器的稳定[28，29]。

电子元件的挑战日益增大，成本不断增加，石墨烯成为制造下一代电子元器件的重要材料。

日前，美国加州大学洛杉矶分校的化学家开发出一种生产石墨烯纳米带的新方法，研究成果发表在《美国化学会志》上。

纳米带是非常狭窄的石墨烯条，只有几个碳原子的宽度。

纳米带之间具有带隙，电子必须受力才能通过带隙形成电流，适用于建造逻辑电路。

现有制造石墨烯纳米带的方法主要通过切割碳纳米管，但这种方法不精确，制造的纳米带尺寸不统一，从而造成带隙值的差异。

加州大学洛杉矶分校的研究团队首次利用基于紫外光和暴露于600摄氏度下的简单反应，逐个分子构建石墨烯纳米带。

这种技术对于工业规模制造石墨烯纳米带具有重要价值。

为制造纳米带，科学家培养四种不同的无色分子晶体，晶体将分子锁定在最佳方向上进行反应。

研究小组利用光照将分子缝合成由碳原子和氢原子间隔组成的聚合物，然后将聚合物放在只含氩气、温度在600摄氏度的烘箱中，使聚合物形成最终键构成纳米带：中间是碳原子组成的六边形环状结构，氢原子沿其边缘分布。

科研人员随后通过不同波长的光照验证所制造的纳米带尺寸精确一致。

由于纳米带容易粘合在一起，目前该研究小组正研究如何更好的操控纳米带，其目标是能够单独处理每个纳米带。

这个“纳米棒”让二氧化碳变身高效能源记者从中国科学技术大学了解到，该校的合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学与材料科学学院曾杰教授课题组，利用组分可调的硫硒化镉合金纳米棒作为催化剂，高效电还原二氧化碳为合成气。

这种硫硒化镉合金纳米棒的催化剂，在二氧化碳电还原反应中表现出高活性和高稳定性，并且能够在很宽的范围内调控合成气的组成比例。

该成果日前发表在国际著名的《先进材料》杂志上。

合成气，即一氧化碳和氢气的混合气，是石油化工中重要的合成原料。

对于不同的化工过程中，所需要的合成气的最优组成比例也不同。

传统制备合成气的方法包括煤的气化和天然气的重整，都需要消耗不可再生能源。

与之相反，利用二氧化碳和水作为原料，在水溶液中电还原二氧化碳，是可持续地制备合成气的理想方法。

生物石墨烯的合成及其应用前景摘要石墨烯由于其卓越的性能而备受关注。

然而，其在生物医学领域的应用受到传统制备方式的限制。

近年来，一种新型的石墨烯，即生物石墨烯，因其具有良好的生物相容性和生物可降解性而备受研究。

本文将对生物石墨烯的制备方法和该材料在生物医学领域的应用前景进行综述。

一、介绍石墨烯是一种具有高导电性、高透明性、高机械强度和高表面积的单层碳材料。

然而，其在生物医学领域的应用受到传统制备方式的限制。

近年来，由于其良好的生物相容性和生物可降解性，生物石墨烯备受研究。

生物石墨烯是通过将天然生物聚合物与石墨烯材料结合而制成的一种材料。

二、生物石墨烯的制备方法1. 氧化石墨烯还原法（GO reduction method）氧化石墨烯（GO）是一种可溶性的石墨烯衍生物，通常通过化学氧化石墨或石墨烯来制备。

可通过还原氧化石墨烯来制备生物石墨烯。

还原剂如纳米金粒子、纳米银粒子和还原醛可以还原氧化石墨烯，形成生物石墨烯。

这种方法可以有效地增加生物相容性和生物可降解性。

2. 石墨烯氧化物基础下的生物纳米复合物（GONC）石墨烯氧化物基础下的生物纳米复合物（GONC）是一种常用的生物石墨烯制备方法。

在该方法中，生物聚合物和氧化石墨烯通过简单的混合或共混而得到。

该复合物具有良好的生物相容性和生物可降解性，并可以通过控制氧化石墨烯的比例来调节生物石墨烯的物理化学性质。

3. 石墨化生物聚合物基础下的生物石墨烯石墨化生物聚合物基础下制备的生物石墨烯具有良好的组织相容性和生物可降解性。

该方法通常通过将生物聚合物与石墨烯材料结合，并通过控制反应条件来控制生物石墨烯的形态和结构。

三、生物石墨烯在生物医学领域的应用前景1. 生物传感器生物石墨烯作为一种生物传感器的载体，具有很高的灵敏度和选择性。

生物石墨烯可以通过特定的化学识别，在生物样本中检测出分子的存在和浓度。

2. 治疗癌症生物石墨烯可以作为一种良性肿瘤治疗方法。

研究发现，生物石墨烯可以通过自发光热效应抑制癌细胞生长，同时降低细胞毒性。

石墨烯制备方法的研究进展一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，就因其独特的物理、化学和电子特性引起了全球范围内的广泛关注。

由于其出色的导电性、超高的热导率、优异的力学性能和潜在的大规模应用前景，石墨烯在众多领域如能源、电子、生物医学等都有着广泛的应用潜力。

然而，石墨烯的制备技术仍然是制约其大规模应用的关键因素之一。

因此，研究和开发高效、稳定、可规模化的石墨烯制备方法成为了当前科学研究的重要课题。

本文旨在全面综述石墨烯制备方法的研究进展，通过对各种制备方法的原理、特点、优缺点以及最新研究成果的详细分析和讨论，为石墨烯的大规模制备和应用提供理论支持和技术指导。

文章将首先介绍石墨烯的基本结构和性质，然后重点介绍目前主要的石墨烯制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、碳化硅外延法等，并对各种方法的最新研究进展进行评述。

文章还将探讨石墨烯制备技术的发展趋势和未来研究方向，以期为石墨烯的进一步研究和应用提供有益的参考。

二、石墨烯制备方法概述石墨烯的制备方法众多，每一种方法都有其独特的优点和适用场景。

目前，主要的制备方法可以大致分为物理法和化学法两大类。

物理法主要包括机械剥离法、SiC外延生长法和取向附生法等。

机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是通过使用胶带对石墨进行层层剥离，得到单层或多层的石墨烯。

这种方法制备的石墨烯质量较高，但产率极低，难以实现大规模生产。

SiC外延生长法是在高温和超真空环境下，通过加热SiC单晶使其表面分解出碳原子，进而在单晶表面生长出石墨烯。

这种方法制备的石墨烯面积大，质量好，但设备成本高昂，且制备过程复杂。

取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在1150℃下渗入钌，然后冷却，使碳原子以单层形式从钌表面析出，形成悬浮的单层石墨烯。

这种方法制备的石墨烯层数可控，但同样面临制备成本较高的问题。

石墨烯光电子器件的应用研究进展李绍娟;甘胜;沐浩然;徐庆阳;乔虹;李鹏飞;薛运周;鲍桥梁【摘要】自2004年被发现以来，石墨烯因其卓越的光学和电学性能及其与硅基半导体工艺的兼容性，备受学术界和工业界的广泛关注。

作为一种独特的二维原子晶体薄膜材料，石墨烯有着优异的机械性能、超高的热导率和载流子迁移率、超宽带的光学响应谱及极强的非线性光学特性，使其在新型光学和光电器件领域具有得天独厚的优势。

一系列基于石墨烯的新型光电器件先后被研制出，已显示出优异的性能和良好的应用前景。

此外，近期石墨烯表面等离子体激元的发现及太赫兹器件的研究进一步促进了石墨烯基光电器件的蓬勃发展。

综述重点总结近年来石墨烯在超快脉冲激光器、光调制器、光探测器以及表面等离子体领域的应用研究进展，并进一步分析目前所面临的主要问题、挑战及其发展趋势。

%Graphene has very significant optical and electronic properties, which attract enormous attention. As a unique two-di-mensional crystal with one atom thickness, it has high electron and thermal conductivities in addition to ? exibility, robustness and impermeability to gases. Its ultra-broad band optical response and excellent non-linear optical properties make it a wonderful material for developing next generation photonic and optoelectronic devices. The fabrication of graphene-based devices is compatible with the existing semiconductor process, which has stimulated lots of graphene-based hybrid silicon-CMOS ( Complementary metal-oxide-semiconductor transistor) applications. Here we review the latest progress in graphene-based photonic and optoelectronic devices, ranging from pulsed lasers, modulators and photodetectors to optical sensors. Other exciting topicssuch as graphene surface plas-mons and their terahertz applications are also discussed.【期刊名称】《新型炭材料》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】28页(P329-356)【关键词】石墨烯;脉冲激光器;光调制器;光探测器;表面等离子体;太赫兹【作者】李绍娟;甘胜;沐浩然;徐庆阳;乔虹;李鹏飞;薛运周;鲍桥梁【作者单位】苏州大学功能纳米与软物质研究院，苏州纳米科技协同创新中心，江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室，江苏苏州 215123;苏州大学功能纳米与软物质研究院，苏州纳米科技协同创新中心，江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室，江苏苏州 215123;苏州大学功能纳米与软物质研究院，苏州纳米科技协同创新中心，江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室，江苏苏州 215123;苏州大学功能纳米与软物质研究院，苏州纳米科技协同创新中心，江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室，江苏苏州 215123;苏州大学功能纳米与软物质研究院，苏州纳米科技协同创新中心，江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室，江苏苏州 215123;苏州大学功能纳米与软物质研究院，苏州纳米科技协同创新中心，江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室，江苏苏州 215123;苏州大学功能纳米与软物质研究院，苏州纳米科技协同创新中心，江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室，江苏苏州215123;苏州大学功能纳米与软物质研究院，苏州纳米科技协同创新中心，江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室，江苏苏州 215123【正文语种】中文【中图分类】TM9101 前言硅基光电子技术曾被寄希望于能够实现未来的超高速宽带数据通讯，然而，由于硅基器件目前面临着难以进一步微型化、集约化等问题，从而阻碍了其在高速、宽带数据计算和传输领域的应用。

石墨烯技术的应用及前景展望一、石墨烯简介石墨烯是一种单层厚度为纳米级的碳材料，具有极高的导电性、热导率、机械强度和超轻质量等优异性能。

其结构由一层层的强共价键连接而成的六角形碳原子组成，具有较强的化学稳定性和生物相容性。

自2004年石墨烯首次被制备出来以来，其受到了广泛的研究和关注，由此产生了许多的石墨烯应用技术。

二、石墨烯技术的应用领域1. 电子行业石墨烯作为半导体材料，能够极大地提高电子器件的性能和加工效率。

石墨烯晶体管、石墨烯场效应晶体管、石墨烯超快速电路等将成为未来电子技术的核心组成部分。

2. 光电行业石墨烯具有优异的光电性能，能够制备出高效率的光伏电池、高性能的光电传感器、高亮度、高稳定性的LED灯等，在光电行业具有广阔的应用前景。

3. 材料行业石墨烯具有很高的强度、硬度和韧性，可以被制备成各种复合材料，被广泛应用于建筑、汽车工业等领域。

4. 生物医学石墨烯具有极好的生物相容性和生物稳定性，可以用于生物医学材料的制备和医疗器械的研发。

石墨烯的超薄结构和强烈的光电响应性质可以用于制造生物传感器和绿色荧光剂，并在生物光子学中提供全新的解决方案。

三、石墨烯技术的前景石墨烯技术的广泛应用，将深刻地影响人类现代科技的发展方向。

由于石墨烯具有非常高效的导电性和热导率，可以用于新型节能材料、新型锂电池、高效率的热电材料等。

除此之外，石墨烯还可以被制备成高效的催化剂和光催化剂，能够用于环保、化学工业等众多领域。

石墨烯技术将帮助解决许多现代科技所面临的挑战，具有巨大的市场潜力和发展前景。

与此同时，围绕着石墨烯技术的研究也在不断地推进。

人们正在努力探索其应用范围，开发新的石墨烯制备方法和技术。

石墨烯的可控性、可扩展性以及生产成本的降低也成为了研究重点，这将更有利于石墨烯技术的推广和工业化应用。

总之，石墨烯技术将会在未来的科技发展道路中发挥越来越重要的作用。

石墨烯具有不同于其他材料的独特优异性能，其应用领域将逐渐拓展，未来还将会有更多的惊人应用被发掘出来。

石墨烯红外吸收
摘要：
一、石墨烯的基本介绍
二、石墨烯的红外吸收特性
三、石墨烯红外吸收的应用领域
四、我国在石墨烯红外吸收方面的研究进展
五、石墨烯红外吸收的未来发展趋势与挑战
正文：
石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维晶体材料，自2004 年被发现以来，因其具有许多独特的物理和化学性质，被广泛认为是一种具有巨大潜力的材料。

石墨烯具有高导电性、高强度、低密度、良好的热传导性以及独特的红外吸收特性。

石墨烯的红外吸收特性在红外光探测、热管理、光催化和生物传感等领域具有广泛的应用前景。

由于石墨烯的低维限制，其能带结构具有强的量子限制效应，使得石墨烯在红外波段具有很高的吸收系数，这使得石墨烯成为红外光探测领域的理想材料。

此外，石墨烯的高热传导性使其在热管理领域具有广泛的应用，例如在散热器件、热电器件等方面有着巨大的潜力。

我国在石墨烯红外吸收方面的研究取得了显著的进展。

我国科研团队已经成功制备出了高质量的石墨烯材料，并在红外吸收性能上取得了国际领先的研究成果。

此外，我国在石墨烯红外吸收的应用研究方面也取得了突破，包括石墨烯红外探测器、石墨烯热管理器件等。

尽管石墨烯红外吸收在许多领域具有巨大的应用潜力，但目前仍面临着一些挑战，如石墨烯的制备工艺、红外吸收性能的优化、应用技术的研发等。

石墨烯的应用总结石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，具有许多独特的物理和化学性质，因此在各个领域都有广泛的应用前景。

本文将就石墨烯的应用进行总结，探讨其在电子学、材料科学、医学和能源领域的潜在应用。

石墨烯在电子学领域有着重要的应用。

由于其出色的导电性和热传导性，石墨烯可以作为高性能电子器件的基础材料。

石墨烯晶体管可以实现更高的电子迁移率和更快的开关速度，有望取代硅材料成为下一代电子器件的主要材料。

此外，石墨烯还可以用于制备柔性电子产品，如可弯曲的显示屏和智能穿戴设备，为电子产品的设计和制造带来全新的可能性。

石墨烯在材料科学领域也有着广泛的应用。

石墨烯具有极高的强度和柔韧性，可以用于制备轻量化和高强度的复合材料。

在航空航天和汽车制造领域，石墨烯可以应用于制备更轻更坚固的材料，提高产品的性能和节能减排。

此外，石墨烯还可以用于制备高效的吸附材料和催化剂，有望应用于环境保护和能源转换领域。

在医学领域，石墨烯的应用也备受关注。

石墨烯具有良好的生物相容性和生物相互作用性，可以用于生物传感器、药物输送和组织工程等领域。

石墨烯纳米材料可以作为药物载体，实现精准的药物输送和靶向治疗，提高药物的疗效并减少副作用。

此外，石墨烯还可以用于制备生物传感器，实现对生物分子的高灵敏检测，为医学诊断和疾病监测提供新的手段。

在能源领域，石墨烯的应用也具有重要意义。

石墨烯可以用于制备高效的储能材料和光伏材料，提高能源转换和储存的效率。

石墨烯基复合材料可以应用于制备高性能的锂离子电池和超级电容器，为电动汽车和可再生能源的发展提供支持。

此外，石墨烯还可以用于制备高效的光伏材料，实现太阳能的高效转换，为可再生能源的利用提供新的途径。

石墨烯作为一种具有独特性能的新型材料，在电子学、材料科学、医学和能源领域都有着广泛的应用前景。

随着研究的不断深入和技术的不断进步，相信石墨烯的应用将会越来越广泛，为人类社会的发展和进步带来新的机遇和挑战。

氧化石墨烯荧光传感技术在分子诊断领域的应用郭爽;张国军;姚群峰【摘要】Graphene oxide-based fluorescent sensing technology is developing rapidly, which has been used to detect nucleic acids, proteins, and small bio-molecules. This method has many outstanding advantages such as low consumption, simple and quick. Also, it could provide accurate, real-time and multiplexed analysis results. Therefore, it shows wide application and development prospects in molecular diagnostics. In this paper, we summarized the principle of fluorescent biosensors based on graphene oxide as well as their research progress and the future perspectives in the filed of molecular diagnostics.%氧化石墨烯荧光生物传感技术发展迅速，已成功实现了对核酸、蛋白质以及其他生物小分子的检测。

该分析方法操作简单，实验成本低，可提供准确、实时及多通道的结果，在分子诊断领域显示出了广阔的发展和应用前景。

本文综述了氧化石墨烯荧光传感技术的基本检测原理以及在分子诊断领域的研究应用进展。

【期刊名称】《分子诊断与治疗杂志》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P52-56)【关键词】氧化石墨烯;荧光;传感;分子诊断【作者】郭爽;张国军;姚群峰【作者单位】湖北中医药大学检验学院，湖北，武汉430065;湖北中医药大学检验学院，湖北，武汉430065;湖北中医药大学检验学院，湖北，武汉430065【正文语种】中文以核酸和蛋白质等生物大分子为检测对象的分子诊断技术在感染性疾病、遗传性疾病、肿瘤的诊断治疗及个体化医疗等领域正发挥越来越重要的作用。

石墨烯的研究进展刘乐浩，李铁虎，赵廷凯，王大为(西北工业大学材料科学与工程学院，西安710072)摘要石墨烯是碳的又一同素异形体，具有独特的二维结构和优异的力学、电学、光学、热学等性能，成为富勒烯和碳纳米管之后的又一研究热点。

全面综述了近几年来石墨烯的制备方法，洋细讨论了微机械剥离法、化学剥离法、化学合成法、外延生长法、电弧法、化学气相沉积法的优缺点，并针对制备方法存在的产量低、结构不稳定、高污染等问题，提出了一些大规模可控制备高质量石墨烯的建议。

还结合石墨烯的结构和特性，概括了石墨烯在复合材料、微电子、光学、能源、生物医学等领域的应用进展，并展望了其主要研究方向和发展趋势。

关键词石墨烯制备方法应用中图分类号：〇613. 71 文献标识码：Research Progress on GrapheneLIU Lehao，LI Tiehu，ZHAO Tingkai，WANG Dawei (School of Materials Science and Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi，an 710072)Abstract As an allotrope of carbon，graphene has become a research hotspot due to its unique two-dimensional structure and excellent mechanical，electrical，optical and thermal properties. Synthesis of graphene via different approaches ，such as micro mechanical stripping， chemical stripping， chemical synthesis， epitaxial growth， arc dis- charge，and chemical vapor deposition， are discussed in detail， and strategies for producing homogeneous graphene with improved yield and structural stability while limiting its pollution are proposed. Also application progress of gre- phene in polymer composites，micro electronics， optics， energy and biomedicine are summarized， and the main research direction and development trend are imagined.Key words graphene，preparation methods，applicationo引言富勒烯[1]和碳纳米管[2]已经成为碳材料研究的热点，而在2004年，Geim等[3]又发现了碳的又一同素异形体——石墨烯（Graphene)。