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石墨烯手册 || 基于等离子体电化学光谱技术对氧化石墨烯C/O比值的定量实时评估及分步脱氧控制

DOI：10.1002/9781119468455.ch111 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 氧化石墨烯（GO）由碳和氧官能团组成。因其氧官能团易于加工用于多种应用，该材料已成为研究热点。目前亟需一种新技术，通过将GO还原为还原氧化石墨烯（rGO）片层，实现表面氧含量的梯度调控，并以低成本获得高质量碳基复合材料。本章介绍采用循环伏安电化学（EC）技术还原GO的新方法，并证实表面等离子体共振（SPR）技术能同步检测金属表面附近介电材料的折射率变化与表面等离子体波（SPWs）对GO还原过程的监测。理解GO表面含氧官能团的原子构建机制至关重要，这将有助于实现其大规模制备并应用于生物传感器与光电子领域。未来基于rGO薄膜复合材料的研究方向包括：提升电极稳定性、改善载流子迁移率、调控介电层及其光学带隙特性、增强结合相互作用以提高薄膜生物传感器灵敏度，以及调节表面等离子体共振能量。
作者： Nan-Fu Chiu，Chun-Chuan Kuo，Cheng-Du Yang，Chi-Chu Chen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种逐步控制氧化石墨烯（GO）表面氧含量的新方法，以制备还原氧化石墨烯（rGO）片层，从而以低成本实现碳基复合材料质量的最大化。该研究旨在理解GO表面含氧官能团的原子构建机制，以应用于生物传感器和光电子领域。

研究成果

电化学表面等离子体共振（EC-SPR）方法能有效监测氧化石墨烯（GO）还原为还原氧化石墨烯（rGO）的过程，实现对氧含量分步控制及碳氧比实时评估。该技术在生物传感器和光电子学领域展现出应用前景，未来研究方向包括提升电极稳定性、载流子迁移率以及利用rGO薄膜提高生物传感器灵敏度。

研究不足

该研究承认材料复杂性和样本间差异性是主要障碍。氧化石墨烯（GO）的精确化学结构仍存在争议，本研究基于表面等离子体共振（SPR）信号变化与含氧官能团还原直接相关的假设。实验装置对环境温度的敏感性及循环伏安法过程中可能产生的漂移，也可能影响SPR曲线的稳定性。

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