成果简介
在海洋电场传感器的研究中，对免维护、低成本和高稳定性的柔性电极的需求不断增加，各种碳纤维（CF）被认为是最适合的碳基电极。然而，传统的酸化或氮化碳纤维电极的制造并没有引起商业应用的高度重视，这在同时具有成本效益和长期稳定性的情况下存在局限性。本文，中国地质大学（武汉）徐建梅教授《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Ag/Reduced Graphene Oxide/Carbon Fiber Composites as Electrodes for Highly Stable and Responsive Marine Electric Field Sensors”的论文，研究通过自制的还原氧化石墨烯（rGO）负载，制备的双碳基底Ag-rGO-CF复合电极具有蜂窝状的rGO导电骨架和分散的Ag纳米粒子，通过简单的密封氧化过程和水热法。所制备的Ag-rGO-CF复合电极表现出突出的电极性能，包括低电阻、高电化学反应速率、长期稳定的电位和低成本。
阐明了Gouy-Chapman-Stern模型中的电双层（EDL）结构理论以及在Ag的帮助下CF和rGO之间的双碳底层机制，其原理是加强电极的吸附力和静电吸引力，在减少电双层厚度的同时抵消剩余电荷，达到电位平衡的目的。Ag-rGO-CF复合电极呈现出长期稳定性和高灵敏度，尤其是应用带宽很广。本研究中制作的Ag-rGO-CF复合电极是一种具有竞争力的候选材料，可作为灵活的海洋电极场传感器。
图文导读
图1.结构Ag-rGO-CF电极制备的合成工艺示意图。
图2：（a）CFs的照片；（b）CFs，（c）热氧化的CFs，（d）rGO/g-C3N4-CF和（e）Ag-rGO-CF的SEM图像，以及（f）Ag-rGO-CF的横截面图。
图3。（a） 纯CF、rGO-CF和Ag-rGO-CF电极的XRD光谱，（b）高分辨率X射线光电子能谱结果，包括高分辨率（c）Ag 3d、（d）C1s和（e）O1s XPS光谱，以及（f）Ag-rGO CF电极的EDS光谱、重量比和元素图谱图像
图4. 所有样品的Nyquist图和Bode图
图5：（a）纯CF电极对、Ag-rGO-CF电极对和rGO-CF电极对的电位差和电位差漂移分布，（b）24小时的相应比值，以及（c）纯CF和（d）Ag-rGO-CF电极的机制模型。
小结
综上所述，通过用Ag/rGO/g-C3N4包覆CF，成功地制造了小尺寸的Ag-rGO-CF复合电极，该复合电极是通过热氧化和水热生长两个步骤制备的，采用了一种便捷的、具有成本效益的绿色化学方法来组装高性能纤维电极。本研究制备的新型双碳基底Ag-rGO-CF复合电极完美地展现了未来海洋电场传感器需求的潜力。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c01151
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