石墨晶格的解聚如何影響碳素電極活化與修飾？

　　7月26日，國際學術期刊Biosensors & Bioelectronics（《生物傳感器與生物電子學》）在線發表了中國科學院武漢病毒研究所青年研究員門冬與中國科學院生物物理研究所研究員張先恩團隊的最新研究成果，論文題為Chemical nature of electrochemical activation of carbon electrodes(《碳電極電化學活化的化學本質》)。該工作揭示了碳素電極電化學活化產生優良性能的化學本質，并從物質材料轉化的角度解釋了這一過程的發生原理。

　　碳素電極的電化學活化是電分析化學中一種經典的電極修飾技術，即通過極其廉價而簡便的處理方法使基礎電極獲得多種性能的顯著提升。該操作已在電化學（生物）傳感領域被廣泛作為一種器件預處理方法研究和沿用。人們雖然從多方面對其活化機理進行了逾半個世紀的探究，迄今多種學說仍無法統一認識。該研究選取石墨作為電極模型材料，深入探究了活化處理前后電極表面的形貌、化學屬性變化。實驗通過多種原位或異位亞顯微結構觀測及多種光譜學表征發現：在經典的電化學活化過程中，石墨晶格會發生解聚并在電極表面原位生成一層氧化石墨烯分子薄膜。該薄膜隨后可被還原，原位轉化為還原氧化石墨烯分子層。配合電化學表征實驗確認，原位形成的（還原）氧化石墨烯薄膜正是賦予活化后電極高性能的物質基礎。該結論與此前報道的電極表面結構變化、活性基團增加、表面物質轉化等觀點均能相融，是目前最為綜合性的一種解釋。同時，該認識可用以指導電極表面化學及電化學性質的理性定制，真正將碳素電極的活化處理演化為一種電化學（生物）傳感界面可控修飾的新型工藝。

圖示：碳素電極電化學活化表面化學演化過程

　　該研究得到中科院重點研究項目(KFZD-SW-214)、中科院戰略優先研究計劃(XDB29050100)、中科院青年創新促進會（2014308）和中國病毒學國家重點實驗室開放研究基金項目(2019IOV006)的資助。