得使设计和制备石墨烯导向的电极并使其运用在电化学传感器和生物传感器中成为可能。 2.2电化学催化 石墨烯基材料的电催化作用来自两个不同途径。一方面，石墨烯或其衍生物自身有极好的催化性质。石墨烯显著的
快速电子传递功能和活泼的电催化作用主要是由于出现在垂直石墨烯纳米片最后的类似于热解石墨边缘平面的边缘面/缺陷。另一方面，在石墨烯上沉积无机金属，尤其是贵金属纳米颗粒，形成石墨烯衍生物，由于贵金属纳米颗粒有着极好的催化活性，因此形成的石墨烯衍生物呈现出新的电催化性质。
2.3电化学发光 电化学发光是一种通过电化学激发反应产生化学发光的现象。电化学发光传感器中石墨烯的
超高导电性质能有效地促进电子转移。当石墨烯进入传感器平台，它可以充当发光团和电极之间的通路。而且，石墨烯的引入可以提高平台的表面积和孔隙率，这可以使共反应物扩散得更快。 2.4能量存储装置 石墨烯和石墨烯基材料
导电性好、比表面积高、透明度高、电位窗口宽，因此，它们成为能量转换装置中一种极有前途的电极材料。石墨烯基材料电极的优点已在与能量相关的电化学装置的应用中得到证明，如锂电池（LIBs）、太阳能电池、超级电容器等。 2.5场效应晶体管
场效应晶体管（Field Effect Transistor FET是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件）在大规模、灵活、低成本电子学中有潜在的应用，因而在过去的数十年中已引起研究者们的注意。场效应晶体管靠电场效应运作，这种电场效应是一种类型的电荷载流子（电子或空穴）通过单一类型的半导体金属（例，一个“导电通道”）从源头到通道的流动产生。石墨烯本质上是半金属或零带隙半导体、具有很高的载流子迁移率
, 电子在石墨烯中的传导速度比硅快很多, 而且不受温度的影响，这些优异的结构、电子和物理性质实现了石墨烯在场效应晶体管中的直接应用。 场效应晶体管是电压控制型半导体器件，可以通过外加电场来调控其工作电流的开启与关闭，具有输入电阻高（108~109Ω）、噪声小等多种优点。场效应晶体管的结构主要分为底栅、顶栅、环栅和侧栅四种。
场效应器件的开关比是指器
件处于开态和关态时的电流比；载流子迁移率是指在单位电场作用下载流子在
导电沟道中的平均速度。两者共同决定了半导体材料性能，当测试条件相同时，半导体材料的开关比和载流子迁移率越大，性能越高。石墨烯的二维平面结构和超高的载流子迁移率（室温下可达104 cm2/Vs）使其在场效应晶体管领域具有十分广阔的前景。不过由于石墨烯是零带隙结构，无法实现器件的关态，因而开关比很低，这在一定程度上阻碍了石墨烯的应用。 石墨烯应用—生物传感
图 4.1 是石墨烯生物传感器的结构图。
石墨烯生物传感器采用了场效应管（FET）的构造，厚度为 25 μm 镍箔垂直安装在器件顶部作为栅电极（Gate）；石墨烯直接生长在石英基片的表面作为导电沟道（生长方法如上章所述），1 mm 厚的导电银漆（PELCO）涂覆在石墨烯的两侧分别作为源电极（Source）和漏电极（Drain），并与测试的外电路相连。器件的测量室尺寸为 1.0 cm×1.0 cm×0.2 cm。 当固定于敏感微栅表面上的生物探针在与目标物发生相互作用后，会引起 FET 源极（Source）和漏极（Drain）之间电位和电荷密度等参数的信号变化。因此可以实现对待测物的分析检测。由于石墨烯的能级大小可以通过修饰和改性来调控，它被认为是一种理想的 FET 原件。 拉曼光谱 石墨烯薄膜的2D峰在2660cm?1附近，半峰宽大约为65cm?1。2D 峰源自双重共振电子光子散射过程，其峰位和强度被用来鉴别石墨烯的层数。G峰在1580 cm?1附近，是sp2杂化结构碳的特征峰，是石墨烯材料对称性和结晶程度的反映。根据2D峰的峰位，半峰宽和I2D/IG强度比，可以确定石墨烯基本为单层。从图上可以看出，在1300cm?1到1400cm?1范围内，基本上没有D
峰信号（D 峰代表的是石墨烯的无序性，属于缺陷峰），这说明得到的石墨烯具有很高的质量。