官能化氧化石墨納米材料

GO膜在水處理中的分離機(jī)理尚存在諸多爭(zhēng)議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為通過(guò)尺寸篩分以及帶電的目標(biāo)分離物與納米孔之間的靜電排斥機(jī)理實(shí)現(xiàn)分離，如圖8.3所示。氧化石墨烯膜的分離通道主要由兩部分構(gòu)成：1）氧化石墨烯分離膜中不規(guī)則褶皺結(jié)構(gòu)形成的半圓柱孔道；2）氧化石墨烯分離膜片層之間的空隙。除此之外，由氧化石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷引起的納米孔道對(duì)于水分子的傳輸提供了額外的通道19-22。Mi等23研究認(rèn)為干態(tài)下通過(guò)真空過(guò)濾制備的氧化石墨烯片層間隙的距離約為0.3nm。石墨原料片徑大小、純度高低等以及合成方法不同，因此導(dǎo)致所合成出來(lái)的GO片的大小有差異。官能化氧化石墨納米材料

近年來(lái)研究者發(fā)現(xiàn)石墨烯由于它獨(dú)特的零帶隙結(jié)構(gòu)，對(duì)所有波段的光都無(wú)選擇性的吸收，且具有超快的恢復(fù)時(shí)間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨(dú)特的非線性可飽和吸收特性將其制作成可飽和吸收體應(yīng)用于調(diào)Q摻鉺光纖激光器、被動(dòng)鎖模光纖激光器已經(jīng)成為超快脈沖激光器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。2009年，Bao等[82]人使用單層石墨烯作為鎖模光纖激光器的可飽和吸收體首先實(shí)現(xiàn)了通信波段的超短孤子脈沖輸出，脈沖寬度達(dá)到了756fs。他們證實(shí)了由于泡利阻塞原理，零帶隙材料石墨烯在強(qiáng)激光激發(fā)下可以容易的實(shí)現(xiàn)可飽和吸收，而且這種可飽和吸收是與頻率不相關(guān)的，即石墨烯作為可飽和吸收體可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有波長(zhǎng)的光都有可飽和吸收作用。官能化氧化石墨納米材料石墨烯具有很好的電學(xué)性質(zhì)，但氧化石墨本身卻是絕緣體(或是半導(dǎo)體)。

氧化石墨烯（GO）與石墨烯的另一個(gè)區(qū)別是在吸收紫外/可見(jiàn)光后會(huì)發(fā)出熒光。通?？梢栽诳梢?jiàn)光波段觀測(cè)到兩個(gè)峰值，一個(gè)在藍(lán)光段（400-500nm），另一個(gè)在紅光段（600-700nm）。關(guān)于氧化石墨烯發(fā)射熒光的機(jī)理，學(xué)界仍有爭(zhēng)論。此外，氧化石墨烯的熒光發(fā)射會(huì)隨著還原的進(jìn)行逐漸變化，在輕度化學(xué)還原過(guò)程中觀察到GO光致發(fā)光光譜發(fā)生紅移，這一發(fā)現(xiàn)與其他人觀察到的發(fā)生藍(lán)移的現(xiàn)象相矛盾。這從另一個(gè)方面說(shuō)明了氧化石墨烯結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和性質(zhì)的多樣性。

石墨烯是一種在光子和光電子領(lǐng)域十分有吸引力的材料，與別的材料相比有很多優(yōu)點(diǎn)[1]。作為一種零帶隙材料，石墨烯的光響應(yīng)譜覆蓋了從紫外到THz范圍；同時(shí)，石墨烯在室溫下就有著驚人的電子輸運(yùn)速度，這使得光子或者等離子體轉(zhuǎn)換為電流或電壓的速度極快；石墨烯的低耗散率以及可以把電磁場(chǎng)能量限定在一定區(qū)域內(nèi)的性質(zhì)，帶來(lái)了很強(qiáng)的光與石墨烯相互作用。雖然還原氧化石墨烯（RGO）缺少本征石墨烯中觀測(cè)到的電子輸運(yùn)效應(yīng)以及其它一些凝聚態(tài)物質(zhì)效應(yīng)，但其易于規(guī)模化制備、性質(zhì)可調(diào)等優(yōu)異特性，使其在傳感檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。石墨烯在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光吸收系數(shù)近乎常數(shù)。

氧化石墨烯表面含有-OH和-COOH等豐富的官能團(tuán)，在水中可發(fā)生去質(zhì)子化等反應(yīng)帶有負(fù)電荷，由于靜電作用將金屬陽(yáng)離子吸附至表面；相反的，如果水中pH等環(huán)境因素發(fā)生變化，氧化石墨烯表面也可攜帶正電荷，則與金屬離子產(chǎn)生靜電斥力，二者之間的吸附作用**減弱。而靜電作用的強(qiáng)弱與氧化石墨烯表面官能團(tuán)產(chǎn)生的負(fù)電荷相關(guān)，其受環(huán)境pH值的影響較明顯。Wang44等人的研究證明，在pH＞pHpzc時(shí)（pHpzc=3.8），GO表面的官能團(tuán)可發(fā)生去質(zhì)子化反應(yīng)而帶負(fù)電，可有效吸附鈾離子U(VI)，其吸附量可達(dá)到1330mg/g。雖然GO具有諸多特性，但是由于范德華作用力，使GO之間很容易在不同體系中發(fā)生團(tuán)聚。官能化氧化石墨納米材料

氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團(tuán)含有孤對(duì)電子。官能化氧化石墨納米材料

氧化石墨烯因獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)受到了人們的***關(guān)注，其生物相容性的研究已經(jīng)積累了一定的研究基礎(chǔ)，但氧化石墨烯在實(shí)際應(yīng)用中仍然面臨很多困難和挑戰(zhàn)。首先，氧化石墨烯制備方法的多樣性和生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，會(huì)***影響其在體內(nèi)外的生物相容性，導(dǎo)致研究結(jié)果的不一致，因此氧化石墨烯的生物相容性問(wèn)題不能簡(jiǎn)單歸納得出結(jié)論，需要綜合多方面的因素進(jìn)行深入研究。其次，氧化石墨烯的***活性又取決于時(shí)間和本身的濃度，其***機(jī)理需要進(jìn)一步的研究。***，氧化石墨烯對(duì)機(jī)體的長(zhǎng)期毒性以及氧化石墨烯進(jìn)入細(xì)胞的機(jī)制、與細(xì)胞之間相互作用的機(jī)理、細(xì)胞／體內(nèi)代謝途徑等尚不清晰。這些問(wèn)題關(guān)乎氧化石墨烯在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用中的安全問(wèn)題和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，需要研究者們不斷地研究和探索。官能化氧化石墨納米材料