1．石墨烯及碳纳米管概述 1．1石墨烯概述 石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构，它可以翘曲成零维(0D) 的富勒烯(fullerene)，卷成一维(1D)的碳纳米管(carbon nanotube，CNT)或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite)，因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元[1](图1(a))。

石墨烯材料还兼有石墨和碳纳米管等材料的一些优良性质，例如高热导性[2]和高机械强度[3]，以石墨烯制备的纳米复合材料也表现出许多优异的性能[4]。

石墨烯更为奇特之处是它具有独特的电子结构和电学性质。

石墨烯的价带(π 电子)和导带(π*电子)相交于费米能级处(K 和K′点)，是能隙为零的半导体，在费米能级附近其载流子呈现线性的色散关系(图1(b))。

而且石墨烯中子的运动速度达到光速的1/300， 其电子行为需要用相对论量子力学中的狄拉克方程来描述，电子的有效质量为零[5]。

因此，石墨烯成为凝聚态物理学中独一无二的描述无质量狄拉克费米子(massless Dirac fermions)的模型体系，这种现象导致了许多新奇的电学性质。

图1 (a) 石墨烯翘曲成0D 富勒烯，卷成1D碳纳米管或者堆垛成3D的石墨，是构成其他石墨材料的基本单元[4]；(b)非支撑单层石墨烯的能带结构 1.2碳纳米管概述 碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料,它的径向尺寸可达到纳米级,轴向尺寸为微米级,管的两端一般都封口,因此它有很大的强度,同时巨大的长径比有望使其制作成韧性极好的碳纤维。

石墨烯是一种由碳原子以 sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维碳材料。

零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯共同组成了骨干的碳纳米材料家族,并且它们之间可以在形式转化[6]。

图2 碳纳米管示意图［7］ 2.石墨烯和碳纳米管在电化学检测中的应用 2.1石墨烯在电化学检测中的应用 对于碳材料而言,化学掺杂通常是一种提高自由电荷密度、增加其导热及导电性的有效方法[8,9]。