申玉坦 蔡博瑩(河南師范大學(xué)，河南 新鄉(xiāng) 453007)

碳納米技術(shù)開始于20 世紀90 年代，它的呈現(xiàn)使國家經(jīng)濟有了很大的改善和提高。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬于層次類型的，在催化和器件領(lǐng)域可以表現(xiàn)出特殊的化學(xué)性質(zhì)。與此同時，新型納米材料出現(xiàn)于石墨烯和納米管之后，現(xiàn)在新型碳納米材料成為許多研究領(lǐng)域的一個熱點。新型納米材料的應(yīng)用研究領(lǐng)域非常多。在我國，針對碳納米的制作方法有很多，比如：氣體熱解法、相關(guān)沉淀法?？傊?，納米類質(zhì)料的實際應(yīng)用一直呈現(xiàn)上升的狀態(tài)，如，電化學(xué)類研究、器件領(lǐng)域、交通領(lǐng)域、環(huán)境監(jiān)控范疇等。

1 基本類別

在自然界中，碳元素與人類的生活息息相關(guān)，它具有多種電子軌道特點，在化學(xué)研究中，我們知道碳是單一元素，它可以形成金剛石，石墨，納米管等等。而碳納米材料中最多成分就是碳元素。碳納米材料是由許多直徑小于100 納米的碳材料組成，即由許多小型碳原子和其它類型原子形成，碳納米材料中對應(yīng)的孔為納米孔。因為它多種不同的特點，則三種不同種類如下。

針對碳納米管來說，它屬于一種管體，它是由石墨片形成的，所以它可以分為單壁，多壁、雙壁三種類型。碳納米管的優(yōu)勢是：它的純度提取方式十分簡略；且納米管的純度高；它的價格比較低廉。相反的，它相應(yīng)的缺陷為：制作過程中對相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用要求很高；納米管之間的對接比較復(fù)雜；它的功率消耗比較大。針對纖維型納米來說，碳納米纖維的質(zhì)量密度大于鋼的質(zhì)量密度，同時也小于鋁的質(zhì)量密度，其重量是鐵的十幾倍，所以碳納米纖維具有許多的優(yōu)點，分別為：強力非常大；其化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定；其耐腐蝕性能好；能抵御較強的輻射；具有除臭的性能等等。同時，它也有少許缺陷，如：初期設(shè)計成本十分高；纖維型納米的研究應(yīng)用范圍不多。

納米碳球依據(jù)不同尺寸分為三種類型。當(dāng)納米碳球直徑大于2 納米且小于20 納米時，它的石墨層屬于封閉狀態(tài)，如C70，C60 等等；當(dāng)納米碳球直徑大于50 納米且小于1 微米時，這時納米碳球均屬于未完全石墨化的碳球；當(dāng)納米碳球直徑大于51 微米時，納米碳球?qū)儆谔嘉⑶驙顟B(tài)。其次，也可以根據(jù)結(jié)構(gòu)層次劃分，例如多孔型碳球、空心類碳球等等。

2 主要應(yīng)用

由于新型碳納米材料具有較高的比表面積和良好的融合性，所以新型碳納米材料可以被用于電化學(xué)研究中。在電化學(xué)研究領(lǐng)域，研究最廣泛的就屬于生物傳感器，由于新型碳納米材料具有較強的活動性和吸附性，所以碳納米材料適合生物傳感器的研究。其運用介紹如下。

相關(guān)研究表明，一些生物小分子的生物活性可以由碳納米材料增強，因為碳納米材料可以促進小分子中酶的相關(guān)活性，也可以增強小分子中DAN 的吸附能力。新型納米管可以作為一個小型載體，其作用是負載一些金屬顆粒和相關(guān)類型的酶，且金屬必須具有良好的導(dǎo)電性能。由于碳納米材料的不同特性，所以電化學(xué)傳感器可以分為三種類型，分別如下。

(1)新型碳納米材料承載酶 一些研究者用添加氮的碳納米材料來承載相關(guān)溶液中的一些液體濃度；也有人將納米材料固定在電極的一端，使用相關(guān)的鏈接酶作用在碳納米材料的另外一端，從而碳納米材料作為一個中間部分，形成了電極與酶的電化學(xué)反應(yīng)。

(2)碳納米材料承載物質(zhì)與納米顆粒之間的融合 新型碳納米材料具有良好的導(dǎo)電性能，且它是一個很好的承載體，所以將納米材料和相關(guān)催化劑融合是一個不錯的創(chuàng)新，有研究者用新型碳納米材料結(jié)合鉑來檢測不同類型的激素；也有研究者將納米材料和聚苯胺結(jié)合后，將其結(jié)合體作為測量化學(xué)中亞硝酸鹽的相關(guān)濃度問題。

(3)碳納米可用作相關(guān)電極的質(zhì)料 由于新型碳納米材料具有非常好的電催化性，所以用來制作電化學(xué)傳感器是非常合適的。例如，相關(guān)研究人員用碳納米材料來檢測電極溶液水中相關(guān)元素的含量問題；在另一方面，也可以利用碳納米材料來檢測相關(guān)的細胞色素問題。

可以總結(jié)出，電化學(xué)傳感器由碳納米材料制作成，所以電化學(xué)傳感器屬于新一類的檢測類裝備，而且電化學(xué)傳感器屬于體積小，操作十分簡單的一類設(shè)備。但是，碳納米材料在電化學(xué)傳感器上的應(yīng)用時間不長，它只是構(gòu)成傳感器的基礎(chǔ)部分，為了使電化學(xué)傳感器的功能更加穩(wěn)定安全，我們需要做到幾點，將納米材料不斷的優(yōu)化改進，此外，我們還需要不斷發(fā)掘更多的碳納米材料，然后和已存在的碳納米材料進行對比和結(jié)合，再次應(yīng)用到傳感器的改進中。

3 結(jié)語

因為新型碳納米質(zhì)料具有許多優(yōu)點，以致于它被應(yīng)用到電化學(xué)傳感器的相關(guān)研究中。迄今為止，隨著新型碳納米材料在電化學(xué)中的研究，大量有關(guān)納米材料的實踐經(jīng)驗和理論知識涌現(xiàn)出來，這些理論知識對碳納米材料的應(yīng)用研究十分有益。

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