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源自木质素的激光刻写石墨烯电极用于生化传感

DOI：10.1021/acsanm.9b01795 期刊：ACS Applied Nano Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 在柔性基底上对多孔石墨烯电极进行激光刻划，对于开发一次性电化学生物传感器具有重要意义。本研究提出了一种基于木质素前驱体的高导电氮掺杂石墨烯新型图案化工艺。我们在常温环境下采用CO2激光刻划技术，从木质素原料制备出多孔石墨烯电极。所得氮掺杂激光刻划石墨烯（N-LSG）具有无粘结剂、层级结构和优良导电性等特点。其互联碳网络展现出增强的电化学活性及更优的异相电子转移速率，这些特性可归因于多孔N-LSG的高导电性（方阻低至2.8Ω）及其丰富的活性边缘位点。进一步通过简易喷涂工艺，在N-LSG电极表面修饰MXene/普鲁士蓝（Ti3C2Tx/PB）复合材料，实现对分析物的灵敏检测。经催化酶功能化的Ti3C2Tx/PB修饰N-LSG电极（酶/Ti3C2Tx/PB/N-LSG）对葡萄糖、乳酸和酒精等生物标志物表现出显著增强的电化学活性，其性能超越现有报道的片上碳基生物传感器。因此，本传感器在个性化医疗领域展现出卓越的应用潜力。
作者： Yongjiu Lei，Aya H. Alshareef，Wenli Zhao，Sahika Inal
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究木质素衍生的氮掺杂激光刻划石墨烯（N-LSG）电极的制备及其在生化传感应用中的性能。

研究成果

源自木质素的氮掺杂激光刻划石墨烯（N-LSG）电极具有增强的电化学活性和快速异相电子转移特性，适用于一次性片上电化学传感器。通过集成Ti3C2Tx/PB复合材料和催化酶，可实现对葡萄糖、乳酸和酒精的灵敏检测，展现了N-LSG电极在个性化医疗应用中的潜力。

研究不足

由木材、树叶和椰壳等天然聚合物衍生的LSG（激光诱导石墨烯）性能会因这些材料中木质素含量的差异而呈现随机波动。天然聚合物中较低的木质素含量（通?！?6%）导致LSG基底形成连接松散的导电网络，从而影响其固有的质量和电荷传输性能。

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