电化学分析综述知识讲稿.pptx

近期开发的碳电极材料的分类及性质的研究 ;主 要 作 者; 碳材料因为其多样性和一些良好的性能而被广泛研究。 其中包括在电化学方面、 生物化学以及环境化学方面的研究和应用。 此篇综述主要讨论了一些新的合成方法，新材料、新性质以及在电化学方面的应用。 主要的碳材料为高定向热结石墨（HOPG），石墨烯（graphene)、 碳纳米管（CNTs）以及碳膜（carbon films)。 ;二. 引 言 ;3.McCreey在2008年提出了一个很好的概述，关于电化学以及电化学应用的一些优势电极材料。这些材料包括微小结构的碳薄膜，掺杂硼的金刚石膜，碳纤维等。;三. 碳质材料的分类及研究;1.表1，碳质材料的电化学活性取决于它们自身的固有结构和一些其他因素。 ;2. 通过研究基面和棱面的结构和性质进而得到碳质材料的性质。 ;HOPG电极每层的电活性在循环伏安图中的表现。;在腺嘌呤中加入磷酸盐缓冲溶液（PBS），分别放在(a)EPPG,(b)Au，（c）GC,(d)BPPG,(e)BDD和（f）Pt的环境下，在50mv.s-1扫描频率下进行循环伏安法扫描。;令人感到欣喜的是，(a)GC,(b)PBDD，（c）HOPG的基面(d)BPPG,(e)EPPG这五种电极均放置在PBS溶液中进行循环伏安扫描，最终发现HOPG的氧化峰是最好的。;因为HOPG其自身的高度有序的结构，所以经常被作为现代碳材料被用作于研究ET动力学方面的实验。但是，之前所报道过的HOPG基面ET比率的变化经常会达到几个数量级，这种变化是由于外逸层某些氧化还原反应所导致的。;3.2 石 墨 烯 (Graphene);石墨烯因为其一些良好的性质和性能而被广泛研究，这些性质包括它有非常大的表面积（72000m2*g-1）,这个比石墨和碳纳米管都要优秀。同样，在导电性方面它的性能大概是单层纳米管的60倍左右。巨大的表面积就会使其拥有强大的吸附能力。蛋白质可以轻易的被吸附在石墨烯表面上的ET比率也会在蛋白质的活动中心和电极上得到促进。;一种比较低的峰到峰的分离电势(Ep)是以一些氧化还原性物质为特征的。例如，垂直方向上的像刀刃一样的石墨烯纳米片薄膜，它是由一种新型的微波等离子体所增大的CVD表现出的低电势值就非常接近理想状态下的59mv电压值。;除去了基面的单层石墨烯棱面的电化学活性??常被用作基于纳米孔而形成的紧实的石墨烯和Al2O3介电层。如此一个拥有5nm纳米孔的石墨烯棱面却展示出了令人惊讶的高电流密度，12×104A*cm-1,这比报道过的碳纳米管的电流密度高三个数量级，而且比石墨烯表面的电流密度高出更多。; 石墨烯的构造同样可以改变其自身的电化学表现，有迹象表明：不同的棱面结构可能会导致不同的电化学性质。除了打开石墨烯的棱面可以控制棱面的折叠，利用单环、双环或多换也可以。 Ambrosi和他的实验伙伴发现，石墨烯打开边缘位置的ET比率相比于铁氰化物折叠棱面的ET比率是有显著提升的。;3.3 碳 纳 米 管 （CNTs）;多层管是金属导体，而单层管是金属性质还是半导体性质取决于其自身的手性。单层管的金属性的电流图和Ru(NH3)63+中的不同电响应的半导体性质在图9中表示。;令人感到兴奋的是，李教授的实验小组最近制备出超高手性比例（92%）的单层管。如图所示。 ;多层管的电化学性质不同可能是由纳米石墨中的杂质导致的，如果（棱面/重量）这个比率达到5%甚至更高，就会表现出如图所示的效果。;尽管纳米管的高电化学活性要归功于某些 情况下产生的杂质，但碳纳米管仍然是一种感兴趣的材料，因为其有一些与众不同的优势。比如说：碳纳米管可以强力吸附ss-DNA和蛋白质，用来构筑生物传感器。;3.4 碳 膜 (Carbon film);3.4.1 热 解 碳 膜 ;图a 热裂解的反应方程式 图b 从空管制备微电极的过程，其中包含涂涂层，热解，涂绝缘层等步骤。 图c 在光学显微镜下观察到的各个步骤时的碳管。 分别是空管，涂涂料之后，热解和涂绝缘层之后的碳管。;在电子显微镜下的 A, 带气孔的碳膜 B， 镶嵌镍的带气孔的碳膜 C和D，3D的石墨烯 ;3.4.2 由射频溅射形成的碳膜 ;射频溅射对于单层的共溅射材料是非常有利的。它可以用来制备Pt，Ni和Cu的纳米颗粒嵌入式的碳膜。 图14表现的就是在透射电子显微镜下的纳米颗粒嵌入式碳膜。;3.4.3 金 刚 石 碳 膜 ;BDD电极的电化学性质是由半导体的的等级，除SP3以外的杂质和表面温度等条件决定的。;关于ET的调查研究，发现与表面联系的化合物最关键的是电极的设计。最近，二茂铁群组可以通过光化学的接枝与金刚石膜表面进行捆绑，