電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器在(zai)環境(jing)檢測中的作用

   隨著(zhe)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化的發(fa)展(zhan)和環境(jing)汙(wu)染(ran)問題的(de)加(jia)劇，環境(jing)中(zhong)存(cun)在(zai)個(ge)重(zhong)金(jin)屬(shu)、有(you)毒氣體(ti)、農藥殘(can)留等對(dui)於(yu)人(ren)體(ti)的危害是(shi)非(fei)常(chang)大的(de)。那(na)麽(me)怎(zen)樣(yang)才(cai)能檢測這些有(you)毒氣體(ti)呢?下(xia)面小(xiao)編(bian)就來具體(ti)介紹(shao)壹下(xia)電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器在(zai)環境(jing)檢測中的作用，希望可(ke)以幫助到(dao)大家。

傳(chuan)統的(de)環境(jing)監(jian)測通常采(cai)用離線(xian)、實(shi)驗(yan)室分析(xi)方法，分析(xi)速(su)度(du)慢(man)，操(cao)作復雜，器大且(qie)昂(ang)貴，無法進(jin)行現場快速分析(xi)和(he)連(lian)續在(zai)線(xian)監測。電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器以成(cheng)本(ben)低(di)、易(yi)攜(xie)帶、多(duo)功(gong)能等(deng)優點在(zai)環境(jing)監(jian)測領(ling)域(yu)的應(ying)用日益(yi)廣(guang)泛(fan)。鑒於對(dui)電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器的靈敏(min)度(du)要求(qiu)越(yue)來越(yue)高，很(hen)多(duo)納(na)米材料(liao)如碳(tan)納(na)米管(guan)、納(na)米金屬(shu)顆粒、碳(tan)纖(xian)維(wei)、多(duo)孔納(na)米材料(liao)等被(bei)廣泛(fan)用於(yu)電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器構(gou)建，其(qi)中石墨烯作為壹種新(xin)型的納米材料(liao)對電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器起(qi)到(dao)了很(hen)好的增敏作用。

電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器在(zai)食(shi)品(pin)安全(quan)、生(sheng)物(wu)分析(xi)、生(sheng)命(ming)醫學(xue)、環境(jing)監(jian)測等方面得到(dao)了高(gao)度(du)重(zhong)視和廣泛(fan)應(ying)用(yong)。筆者(zhe)主要綜(zong)述(shu)近幾(ji)年(nian)來(lai)國(guo)內(nei)外(wai)基(ji)於(yu)石(shi)墨烯構(gou)建的(de)電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器在(zai)環境(jing)監(jian)測領(ling)域(yu)的發(fa)展(zhan)。

大規模制備(bei)高(gao)質量的石(shi)墨烯晶(jing)體(ti)材料(liao)是(shi)所(suo)有(you)應用(yong)的基(ji)礎(chu)，發(fa)展(zhan)簡單可(ke)控的(de)化學(xue)制備(bei)方法是(shi)zui為(wei)方便、可行的(de)途(tu)徑，這(zhe)需(xu)要化學(xue)家們(men)長期不懈(xie)的探索和努(nu)力。Novoselov等人(ren)zui初(chu)采(cai)用“微(wei)機械(xie)力分裂法”，即通過(guo)機(ji)械(xie)力從(cong)石墨晶體(ti)表面(mian)剝離石墨烯片(pian)層並(bing)轉(zhuan)移到(dao)氧化矽等(deng)載體(ti)表面(mian)上。雖(sui)然這(zhe)種方法可(ke)以制備(bei)微(wei)米大小(xiao)的石(shi)墨烯，但(dan)是(shi)其(qi)可(ke)控(kong)性較低(di)，難(nan)以實(shi)現大規模合成(cheng)。

通(tong)過(guo)加(jia)熱(re)SiC單晶(jing)表面，Berger等(deng)人在(zai)SiC表(biao)面(mian)上外(wai)延(yan)生長石(shi)墨烯結(jie)構(gou)，這(zhe)種擔(dan)載的(de)石墨烯可(ke)以通過光(guang)刻過程(cheng)直接做成(cheng)電(dian)子(zi)器件。但(dan)是(shi)由(you)於(yu)SiC晶(jing)體(ti)在(zai)高(gao)溫(wen)加(jia)熱(re)過程(cheng)中表面(mian)容(rong)易(yi)發生重(zhong)構(gou)，導(dao)致表面(mian)結(jie)構(gou)較為復雜，難(nan)以得到(dao)面積(ji)大、厚(hou)度(du)均(jun)壹的石墨烯。相(xiang)比(bi)較而言(yan)，化學(xue)氣(qi)相(xiang)沈積(ji)法提(ti)供了壹(yi)條(tiao)有(you)效(xiao)可(ke)控(kong)的合成(cheng)和(he)制備(bei)石(shi)墨烯薄(bo)膜的途(tu)徑。以金屬單晶(jing)或(huo)金(jin)屬薄(bo)膜為(wei)襯(chen)底，在(zai)其(qi)表(biao)面上暴(bao)露並(bing)高(gao)溫(wen)分解(jie)含碳(tan)化合物可(ke)以生成(cheng)石(shi)墨烯結(jie)構(gou)，通(tong)過襯(chen)底的(de)選擇(ze)、生長的(de)溫(wen)度(du)、前(qian)驅物的暴露量等生(sheng)長參(can)數能夠(gou)對(dui)石(shi)墨烯的(de)生長進(jin)行(xing)調(tiao)控(kong)。另外(wai)化學(xue)或(huo)熱(re)還原(yuan)法也(ye)可以大量生產(chan)石(shi)墨烯。將(jiang)石墨烯功(gong)能化，是(shi)將(jiang)石墨烯進(jin)行化學(xue)改(gai)性、摻(chan)雜、表面(mian)官(guan)能化以及合成(cheng)石(shi)墨烯的(de)衍生物(wu)。

如(ru)金(jin)屬納米粒子(zi)功(gong)能化的石(shi)墨烯，增(zeng)強了石(shi)墨烯的(de)導電(dian)性;合成(cheng)磺(huang)酸(suan)化的石(shi)墨烯提(ti)高了石(shi)墨烯的(de)水溶性(xing)，進(jin)壹(yi)步提高(gao)了(le)石墨烯在(zai)電(dian)極(ji)表面(mian)的(de)成(cheng)膜(mo)性(xing);合成(cheng)N摻(chan)雜的石(shi)墨烯，由(you)於氮(dan)元(yuan)素有高(gao)的電(dian)子(zi)雲密度(du)，將(jiang)N元(yuan)素摻(chan)雜於石(shi)墨烯中(zhong)，進壹步(bu)改(gai)善了(le)石墨烯的(de)導電(dian)性;另外(wai)還(hai)有制備(bei)的(de)光(guang)學(xue)性(xing)質(zhi)較好的卟啉石(shi)墨烯。將(jiang)功(gong)能化石墨烯作為修飾(shi)電(dian)極(ji)基(ji)底(di)材(cai)料，大大提(ti)高了(le)修飾(shi)電(dian)極(ji)的導(dao)電(dian)性以及表(biao)面(mian)積(ji)，用此(ci)種修飾(shi)電(dian)極(ji)構(gou)建壹(yi)系列電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器，提高(gao)了(le)傳感器的靈敏(min)度(du)、穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)重現性。

傳(chuan)感(gan)器主要由(you)敏感器(分子(zi)識別(bie)元(yuan)件)、信號(hao)轉(zhuan)換(huan)器(換能器)和電(dian)子(zi)線(xian)路三(san)部(bu)分組成(cheng)。電(dian)化學(xue)傳(chuan)感(gan)器是(shi)壹(yi)類(lei)特殊的(de)傳(chuan)感(gan)器，是(shi)利(li)用(yong)生(sheng)物識別元(yuan)件、信號(hao)轉(zhuan)換(huan)裝(zhuang)置(zhi)、數據(ju)處(chu)理系(xi)統和(he)顯示系(xi)統(tong)結(jie)合在(zai)壹(yi)起(qi)的分析(xi)設(she)備(bei)，能夠(gou)感(gan)受(shou)特定(ding)的(de)被(bei)測量物質(zhi)並(bing)按(an)照壹定(ding)規律將(jiang)其轉(zhuan)換(huan)成(cheng)可(ke)識(shi)別(bie)的(de)電(dian)信號(hao)，通(tong)過(guo)對(dui)電(dian)信號(hao)進(jin)行(xing)處(chu)理，監(jian)測出(chu)被(bei)測物質及其(qi)濃(nong)度(du)。