石墨烯、碳纳米管总结.docx

第四、五章总结石墨烯、碳纳米管的化学生物传感一、 石墨烯和碳纳米管1、 石墨烯是由碳原子以Sp2杂化连接的单原子层构成的，其基本结构单元 为有机材料中最稳定的苯六元环，其理论厚度仅为0.35 nm，是目前所发现的最 薄的二维材料石墨烯是构成其它石墨材料的基本单元，可以翘曲变成零维的富 勒烯，卷曲形成一维的CNTs或者堆垛成三维的石墨2、 碳纳米管是由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管，其 中每个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子发生完全键合由于石墨烯和碳纳米管独有的结构和奇特的物理、化学特性，迅速成为备受 瞩目的国际前沿和研究热点二、 石墨烯和碳纳米管的制备1、 石墨烯的制备（1） 机械剥离法（机械剥离法就是利用机械力，将石墨烯片从具有高度定向 热解石墨表面剥离开来是制备石墨烯最为直接的方法但低产率和尺寸不易控 制等缺点使该方法仅适用于实验室的基础研究2） 氧化石墨-还原法（利用KC1O和HNO可以使石墨层深度氧化，获得 氧化石墨（GO）, GO与石墨烯具有类似的平面结构，以其为前体采用适当的还原 方法可以使其表面的功能团消除，获得石墨烯材料3） 化学气相沉积法（采用一定化学配比的气体为反应物，在特定激活条件 下，通过气相化学反应可在不同的基片表面生成石墨烯膜层。

优点一、获得单层 石墨烯比例大，二、结晶完整度咼缺点：成本咼产量低2、 碳纳米管的制备方法自发现CNTs以来人们尝试了多种方法进行制备研究，取得了一定的进展 如电弧法、激光蒸发法、催化裂解法等在以上许多的制备方法中，有一个共同 的特点，即产生小的碳（Cn）组分以使CNTs生长，从这一点来看，各种合成方法 的区别在于产生碳组分的方法不同电弧法和激光蒸发是由电极或靶蒸发产生的 碳蒸气；催化裂解法是由碳氢化合物与催化剂相互作用产生的碳蒸气三、 石墨烯和碳纳米管的功能化所谓功能化就是利用石墨烯和CNTs在制备过程中表面产生的缺陷和基团通 过共价、非共价或掺杂等方法，使石墨烯或CNTs表面的某些性质发生改变， 更易于研究和应用由于石墨烯和CNTs具有类似的结构，而且表面都含有羧基、 羰基等含氧基团，因此对两者表面进行功能化的方法可以一致，即共价键合功能 化和非共价键合功能化四、 石墨烯和碳纳米管在化学生物传感技术中的应用1、石墨烯的应用（1） 基于其荧光效应LuCH等通过标记荧光染料的单链DNA吸附于氧化 石墨烯上制备出一种复合物，进而用于目标单链DNA的检测2） 基于其载体作用Zhang Y等发展了一种制备Fe3O4纳米粒子-氧化石 墨烯复合材料的新方法，该复合材料可以实现磁靶向纳米药物输运等用途。

3） 基于其拉曼效应 M.Manikandan等分别用原位合成和混合超声的方式 制备出Au-GO纳米复合物作为基底，通过该基底的SERS效应创建了癌细胞和 癌干细胞的生物传感系统4） 基于其电化学效应Kang等用石墨烯修饰电极对扑热息痛进行检测5） 基于其场效应Nihar M等利用具有微米级的大面积化学修饰石墨烯组 建的FET传感器，实现了对单个细菌和单链DNA的检测2、碳纳米管的应用（1） 基于其电学性质 Malhotra R等利用碳纳米管的双重信号放大作用电 化学检测口腔癌生物标记物2） 基于其光学性质Jeng E S等利用单壁碳纳米管近红外能带间隙荧光 检测DNA的杂化3） 基于其载体作用Heister E等将氧化单壁碳纳米管的非竞争结合位点 上修饰抗癌药物阿霉素、单克隆抗体和荧光标记物，并将其用于抗癌药物的靶向 运输GO和CNTs因其具有独特的结构、优异的各种性能，已经引起各国研究人 员的广泛 关注结合特异性的生物识别反应，扩展了它们在传感器领域的应用 范围然而，目前仍存在许多亟待解决的问题，如灵敏度差、在复杂体系中容易 团聚、传感器的寿命短等为了克服上述的缺点，可以在两个方面进行深入研究： （1）对它们进行表面修饰及功能化，使其能在复杂的检测体系中依然具有良好 的分散性；（2）开发具有更加优良性能的GO或CNTs杂化材料，提高其检测灵 敏度。

总之，开发高选择性、高灵敏的GO或CNTs新型复合材料并用于实际样 品分析才是最终目的。