文 献 综 述

引言

化学修饰电极是电化学和电分析化学研究中最活跃、最前沿的领域。其在生命、环境、分析、电子以及材料等诸多领域中得到广泛的应用[1]。化学修饰电极的研究中，主要集中在电极上修饰剂的研究。石墨烯是2004年发展起来的一种新型平面结构的碳材料[2]。石墨烯具有优异的物理性质和化学性质，在物理学、化学、信息、能源和器件制作等诸多方面具有良好的应用。研究表明，将新型的材料石墨烯、金属石墨烯复合材料以及石墨烯聚合物复合材料作为修饰剂修饰在电极上，在应用中可以提高电极的稳定性、选择性、电催化等电化学性能[3]。

化学修饰电极的背景

目前，化学修饰电极是电化学、电分析化学等领域研究非常活跃的、前沿的热点。所谓化学修饰电极，就是在基础电极的表面上利用修饰剂进行化学修饰以及将基础电极进行功能化改性。将拥有优异化学性质或者具有功能化性质的离子、分子、聚合物等作为修饰剂，以薄膜的方式固定在基础电极的表面，让电极拥有某些特定的化学性质和电化学性质，进而优化电极的选择性能、检测的灵敏度以及电流响应时间等。上世纪70年代，化学修饰电极成功问世[4]。它打破了传统电化学中只研究电极与电解质界面的范围局限。首次提出了以一定目的的、人为地控制、制备电极表面，创建了一个新的科研研究领域。这种通过人为地对电极表面进行修饰，可以让电极具有按人们意图预定的功能，能够在电极上进行有选择的、有期望的反应，得以实现电极功能化的设计[5]。化学修饰电极是由人们按照预期目标进行制备的，其变化千变万化、奥妙无穷。因此带来了奇特的效应和潜在的、广泛的应用价值，在诸多领域中拥有非常吸引人的应用前景，引起了科研工作者们强烈的研究兴趣。

石墨烯的研究发展现状

碳材料一直以来都受到科学研究者的广泛研究和应用。随着对碳材料的深入研究和广泛应用，碳材料家族也随之逐渐壮大。继1985年发现的富勒烯和1991年发现的碳纳米管之后，碳材料家族进一步有了新成员的加入。2004年，英国曼彻斯特大学的教授Geim和其他的研究人员们一起利用非常简单的胶带剥离法成功制备出新的碳材料一石墨烯[6]。这是碳材料研究史上一个新的里程碑。石墨烯的发现不仅震惊了科学界，也使得碳材料家族更加完整，2010年，石墨烯的发现者获得了诺贝尔奖，自此科学研究者们对其研究更是如雨后春笋般比比皆是[7]。

石墨烯的衍生物一氧化石墨烯是氧化石墨通过剥离而形成的石墨烯的氧化形式[8]。氧化石墨烯就是对氧化石墨作用一个外力，从而打破氧化石墨片层间范德华力的束缚，形成片层更薄、片状分布更加均匀的化合物[9]。现在常见的制备氧化石墨烯的方法有热解膨胀法[10]，超声分散法[11]，静电斥力法[12]以及低温剥离法[13]。

用石墨作为原材料，制备氧化石墨，进而制备氧化石墨烯或者石墨烯是既方便又经济的低成本、高产量的方法。以氧化石墨烯为基础材料，制备石墨烯也是既快捷又廉价的高产率、低成本的方法。并且氧化石墨烯具有良好的相容性，是制备纳米复合材料的优质的增强相，可以提高石墨烯与其他材料的相容性，可以改善纳米复合材料的电学性能、热学性能以及力学性能等综合性能。分散性好、稳定性强的氧化石墨烯容易和聚合物等材料进行混合，从而制备出电学性能、热学性能及力学性能等综合性能良好的功能化复合材料[14]。

实验内容