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回顾异构电子传递和氧化还原电对石墨烯电极gydF4y2Ba

Betelihem GesesegydF4y2Ba^*gydF4y2Ba

化学系,Mekdela安巴大学,埃塞俄比亚的亚的斯亚贝巴gydF4y2Ba

^*gydF4y2Ba相应的作者gydF4y2Ba:gydF4y2BaB Gesese,gydF4y2Ba化学系,Mekdela安巴大学,埃塞俄比亚的亚的斯亚贝巴。gydF4y2Ba电子邮件:gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba

收到:gydF4y2Ba2021年7月27日;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2021年8月10日;gydF4y2Ba发表:gydF4y2Ba2021年Augusr 17日gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

金属气质电池马伯的发展阻碍了他们的贫穷率能力和缺乏有效和稳定的空气催化剂,前者由于缓慢的氧还原反应的动力学。由于他们的特定的能量高,gydF4y2Ba低gydF4y2Ba成本和安全,金属气质电池(mab),特别是充电马伯,再次作为一个可行的注意gydF4y2Ba能源gydF4y2Ba存储/转换解决方案gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

石墨烯;循环伏安法;Hetrognueoes;电子转移gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

石墨烯是一个石墨结构的碳层,二维,结晶碳的同素异形体,sp2杂化碳原子,所有其他的维数在石墨材料的基本构建块(零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨)和描述其性质类比准无限大小的多环芳烃(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

材料和方法gydF4y2Ba

研究石墨烯gydF4y2Ba电化学gydF4y2Ba建议的能力携带大量的石墨烯电极电流电子转移率优于石墨和碳纳米管(CNT)电极。高导电率、大的表面积和高面积和石墨烯的电子转移率高的根本原因是其广泛的使用在现代gydF4y2Ba电化学gydF4y2Ba相关技术。整个这篇综述的目的是提供一个概述我们的理解的关键乐动体育在线gydF4y2Ba电化学gydF4y2Ba等石墨烯的电子转移石墨烯的氧化还原探针,掺杂的石墨烯与氧化还原电对简历石墨烯电极的电化学响应(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba电化学gydF4y2Ba提供了一种方法来测量电子转移动力学、分子和电极表面之间的相互作用(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

石墨烯在世界上有许多应用,如电子、gydF4y2Ba能源gydF4y2Ba存储和转换(超级电容器、电池、gydF4y2Ba燃料gydF4y2Ba电池、太阳能电池、生物科学/ biotechnologie由于其独特的物理化学性质(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

表1。gydF4y2Ba字母的属性。gydF4y2Ba

电子转移的基本理解在石墨电极材料表明,他们在本质上是电子各向异性。这个评论可以认为是石墨烯的电子转移源自两个异构结构如边缘和基准平面。为了研究异构电子转移性质的石墨烯电极进行循环伏安测量存在的氧化还原夫妇和这描述电化学氧化还原电对的反应。循环伏安研究氧化还原夫妇的GNF石墨烯的功能有不同的影响,不同的溶剂和掺杂的石墨烯功能化。综述广义比较和对比gydF4y2Ba电化学gydF4y2Ba石墨烯的结构和不同的石墨烯取决于电极电化学反应例如电导、反应速率、峰间的分离,目前,潜力,电子转移效应等(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

总目标gydF4y2Ba

• 回顾异构电子传递和氧化还原电对石墨烯电极。gydF4y2Ba

特定的目标gydF4y2Ba

• 回顾gydF4y2Ba电化学gydF4y2Ba的字母gydF4y2Ba
• 回顾不同的石墨烯电极氧化还原电对使用循环伏安研究电化学反应gydF4y2Ba
• 审查和plane-electrodes电化学探针电化学反应的优势gydF4y2Ba
• 回顾掺杂的石墨烯gydF4y2Ba

石墨烯的电化学gydF4y2Ba

潜在应用的一种碳材料在电化学的基本电化学行为应该首先研究确定碳电极的几个重要参数,如:电化学势窗口,电子转移速率、氧化还原电位、密度的峰间的分离等。gydF4y2Ba

氧化还原电对可以在两个分类是氧化还原电对内外或分类基于电极表面,如表面敏感,敏感和oxide-sensitive表面和表面敏感gydF4y2Ba。gydF4y2Ba循环伏安法是应用最广泛的技术获取定性信息电化学反应。这类氧化还原电位的快速识别独特的电活动gydF4y2Ba物种gydF4y2Ba接受调查,提供相当大的氧化还原过程的热力学信息异构电子转换反应和动力学耦合分析电化学反应或吸附过程(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

这个评论可以研究石墨烯的电化学响应/活动向不同的氧化还原系统,如[俄文(NH3)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba]gydF4y2Ba^{3 + 2 +gydF4y2Ba}(Fe (CN)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba]gydF4y2Ba^{3 - / 4,gydF4y2Ba}和菲gydF4y2Ba^{3 + 2 +gydF4y2Ba}。众所周知,[俄文(NH3)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba]gydF4y2Ba^{3 + 2 +gydF4y2Ba}是一个接近理想outer-sphere氧化还原系统,大多数表面缺陷或杂质不敏感电极和可以作为一个有用的基准比较各种碳电极的电子传递;[Fe (CN)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba]gydF4y2Ba^{3 - / 4gydF4y2Ba}“surface-sensitive”而不是“oxide-sensitive”;[俄文(NH3)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba]gydF4y2Ba^{3 + 2 +gydF4y2Ba}在敏感的表面;菲gydF4y2Ba^{3 + 2 +gydF4y2Ba}既是“surface-sensitive”和“oxide-sensitive。gydF4y2Ba

比较不同的石墨烯与氧化还原电对电极电化学反应用循环伏安研究gydF4y2Ba

Hetrognueoes电子转移石墨烯的氧化还原介质和生物分子来决定。氧化还原介质,利用循环伏安法是表示不同的电化学响应/活动。大部分时间内氧化还原介质对不同结构的石墨烯电化学反应。电子转移动力学和内球面可以影响氧化还原电对电子态密度(DOS)和微观表面结构。边缘平面缺陷对石墨结构,加速率的娱乐和更多比其他石墨烯电极电化学反应。不同石墨烯电极循环伏安法研究不同的电化学反应例如多层石墨烯聚(对苯二甲酸乙二醇酯乙烯)(PET)电极(ML-G-PET),边刨热解石墨(EPPG)和底面热解石墨(BPPG)电极反应速率不同,峰间的分离,DOS等。除了内球体外层氧化还原电对氧化还原电对循环伏安法和生物分子影响了电化学反应。通常下面的图可以比较和对比超过两个石墨烯电极的电化学响应。gydF4y2Ba

石墨烯的电化学在两个结构中使用循环伏安法研究了缓冲溶液和电解质;但电解质是纯循环voltamogram电极矩形的形状表明纯电容行为。边缘电极比电容高于基准平面电极因为石墨烯边缘电极是由机械切割形成的结构性缺陷悬空键,这个键抚弄活性不稳定gydF4y2Ba物种gydF4y2Ba或空气。gydF4y2Ba

边缘和基础电极在电化学氧化还原探针不同的属性。边缘和基准平面电极研究氧化还原探针表面电荷转移的敏感,例如遵循不同的反应不同的扫描速率和电流密度。可以控制的电化学反应gydF4y2Ba扩散gydF4y2Ba电活性物种。像线性diffusion-based系统电流和峰值电流或波。其中t是时间,是吗gydF4y2Ba扩散gydF4y2Ba系数,L是edge-electrode W是电极宽度的长度,C浓度、n是电子和F是法拉第常数。gydF4y2Ba

的限制gydF4y2Ba扩散gydF4y2Ba法律。例如,通量gydF4y2Ba内存gydF4y2Ba扩散gydF4y2Ba基于菲克第一gydF4y2Ba法律gydF4y2Ba生成与延迟浓度梯度的形成。此外,一个快速的电化学过程会导致延迟扩散;实际的gydF4y2Ba扩散gydF4y2Ba速度比理论值要慢得多。边的电催化活性,plane-electrodes通过使用三种电化学探针,研究了包括抗坏血酸、beta-nicotinamide腺嘌呤二核苷酸(NADH)和氧气在这个电化学探针传输信息不同的电化学反应。gydF4y2Ba

传统的共识是,电子转移在石墨材料是由边缘平面,它已被证明,故意一代的含氧缺陷增加反应性。基底平面的GNF主要缺陷是免费的,因此包含微不足道的氧含量。相比之下,雪花的边缘装饰着羧酸(羧基)功能。gydF4y2Ba

边缘羧基组的高密度使这个理想材料,研究氧的作用gydF4y2Ba物种gydF4y2Ba电化学反应,因为他们的影响力大大放大由于小片的大小。修改的边缘团体通过转换成酰胺集团也允许我们探测边缘群体的影响酸度和氢键的能力。COOH-terminated GNF (c-GNF)和amide-terminated GNF (a - GNF)修饰电极与普通氧化还原探针如FcMeOH、铁氰化物和对苯二酚给不同的电化学响应在不同PH值的影响。gydF4y2Ba

GNF在溶液中形成,影响氧化还原探针和电化学响应可以引入这些影响。的俄文(CN) 63 + / 4 +,表示增加小峰间的分离和小峰高降低换句话说的(Fe (CN) 6) / 3 - 4 -峰值高度大大降低,votamogram s形形状,表示电极屏蔽。这是相同的反应时,我们获得COOH-terminated GNF直接固定在电极表面。gydF4y2Ba

有酸功能(Fe (CN) 6) / 3 - 4 - CV实验gydF4y2Ba低gydF4y2Ba溶液离子强度与GNF固定电极表面和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO或D2O用作溶剂。简历实验H2O作为简历显著抑制第一循环反复循环增加峰值高度可逆的氧化还原反应,以防D2O第一循环显示抑制电子转移动力学和重复循环峰高增加,减少峰分离和反应会更可修改的反应。GNF水作为溶剂,解释持续的质子化作用和deprotonating羧酸集团和D2O用作溶剂抑制氧化还原、良好的质子交换和电子关闭gydF4y2Ba物种gydF4y2Ba抑制电子转移。gydF4y2Ba

掺杂的字母gydF4y2Ba

掺杂可以改变石墨烯的电子结构,并且可以把有趣的石墨体系物理化学性质。掺杂的石墨烯可以在两个分类,如化学和电子掺杂。化学掺杂涉及石墨烯与其他化学物质的相互作用gydF4y2Ba物种gydF4y2Ba或发生由于石墨烯和表面吸附物之间的电荷转移。电荷转移是否会发生相对位置决定的态密度(DOS)的最高占据分子轨道(人类)和最低未占据分子轨道(LUMO)石墨烯的掺杂剂和费米能级。gydF4y2Ba

被吸附物或基质用于控制类型和浓度的运营商在石墨烯转移石墨烯。p型和n型掺杂形成最高占据分子水平上的区别(人类)和最低未占据分子水平(LUMO)的吸附物和石墨烯。掺杂剂的电荷转移石墨烯层,如果人类石墨烯的掺杂剂高于费米能级导致n型掺杂和掺杂物的LUMO低于费米能级的石墨烯,石墨烯层的电荷转移发生相当于p型掺杂剂掺杂。涂料石墨烯电子掺杂物能力或n - p型已经演示了各种原子和分子被吸附物例如阳性的元素很容易捐献出自己的外层电子被预计将n型掺杂物。考虑到相对gydF4y2Ba低gydF4y2Ba功函数的石墨烯(−4.6 eV), n型掺杂比p型被认为是更具挑战性。p型电子掺杂石墨烯的功函数之间的差异和被吸附物的电子亲和能gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。的电化学掺杂石墨烯发生在特定的表面吸附物参与电化学氧化还原反应中石墨烯电极的作用。总吉布斯自由gydF4y2Ba能源gydF4y2Ba变化是由ΔG + W p-doping和ΔG−n-doping W,其中ΔG是免费的gydF4y2Ba能源gydF4y2Ba的分子反应和W graphen的功函数。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

综上所述,可以得出Hetrognueoes不同石墨烯与氧化还原电对电极的电子传递。氧化还原电对氧化还原gydF4y2Ba物种gydF4y2Ba和它相应的氧化形式山顶有两种类型的氧化还原电对内部和外部等氧化还原电对在氧化还原电对石墨烯电极表面敏感但外球面氧化还原电对敏感表面石墨烯电极的石墨烯电极.Electron转移动力学缺陷更少的基准平面石墨和慢电子转移向表面敏感的氧化还原探针的基准平面石墨烯电极相比,具有一定密度的边缘平面缺陷的网站。在不同掺杂和无掺杂石墨烯氧化物表面的功能化导数来探测缺陷的作用在决定净电子转移动力学。石墨烯基底平面和边缘碳原子中发挥不同的作用gydF4y2Ba电化学gydF4y2Ba在石墨烯抨击eelectrodes因为使用电化学物种。边缘平面石墨烯电极BPPG相比,ML-GPET和quasi-graphene简历研究更快HET动力学方面的电化学性能。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

1. Pumera M。gydF4y2Ba电化学gydF4y2Ba石墨烯:新的传感和视野gydF4y2Ba能源gydF4y2Ba存储。化学Rec。2009; 211年? 223年。gydF4y2Ba
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5. Le Drogoff B, El Khakani MA,席尔瓦人口、难民和移民事务局,et al。微电极几何形状的影响gydF4y2Ba扩散gydF4y2Ba行为和electroanalytical Hg-electroplated铱的性能gydF4y2Ba微电极阵列gydF4y2Ba用于thedetection重金属的痕迹。电分析。2001;13:1491 ? 1496。gydF4y2Ba