關(guān)于氧化石墨納米材料

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。修復(fù)石墨烯片層上的缺陷，可以提高石墨烯微片的碳含量和在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面的性能。關(guān)于氧化石墨納米材料

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。無(wú)污染氧化石墨增強(qiáng)氧化石墨片層的厚度約為1.1 ± 0.2 nm。

由于較低的毒性和良好的生物相容性，石墨烯材料在細(xì)胞成像方面**了一股研究熱潮。石墨烯及其衍生物本身具有特殊的平面結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，或者經(jīng)過(guò)熒光染料分子標(biāo)記之后，可用于體外細(xì)胞與***光學(xué)成像[63-66]，使其在**顯像和***方面具有很大的應(yīng)用前景。Dai 課題組[67]***利用納米尺寸的聚乙二醇功能化氧化石墨烯(GO-PEG)的近紅外發(fā)光性質(zhì)用于細(xì)胞成像。他們將抗體利妥昔單抗（anti-CD20）與納米GO-PEG 共價(jià)結(jié)合形成納米GO-PEG-anti-CD20，然后將納米GO-PEG和納米GO-PEG-anti-CD20與B細(xì)胞或T細(xì)胞在培養(yǎng)液中4℃培養(yǎng)1h，培養(yǎng)液中納米GO-PEG的濃度大約為0.7mg/ml，結(jié)果發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞淋巴瘤具有強(qiáng)熒光，而T淋巴母細(xì)胞的熒光強(qiáng)度則很弱。另外，通過(guò)對(duì)GO進(jìn)行80℃熱處理17天后，再利用200W的超聲對(duì)GO溶液處理2h，得到的GO在紫外光 (266–340 nm)的照射下顯示出藍(lán)色熒光。

氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在光電傳感領(lǐng)域的應(yīng)用，其基本依據(jù)是本章前面部分所涉及到的各種光學(xué)性質(zhì)。氧化石墨烯因含氧官能團(tuán)的存在具備了豐富的光學(xué)特性，在還原為還原氧化石墨烯的過(guò)程中，不同的還原程度又具備了不同的性質(zhì)，從結(jié)構(gòu)方面而言，是其SP2碳域與SP3碳域相互分割、相互影響、相互轉(zhuǎn)化帶來(lái)了如此豐富的特性。也正是這些官能團(tuán)的存在，使得氧化石墨烯可以方便的采用各種基于溶液的方法適應(yīng)多種場(chǎng)合的需要，克服了CVD和機(jī)械剝離石墨烯在轉(zhuǎn)移和大面積應(yīng)用時(shí)存在的缺點(diǎn)，也正是這些官能團(tuán)的存在，使其便于實(shí)現(xiàn)功能化修飾，為其在不同場(chǎng)景的應(yīng)用提供了一個(gè)廣闊的平臺(tái)。氧化石墨仍然保留石墨母體的片狀結(jié)構(gòu)，但是兩層間的間距(約0.7nm)大約是石墨中層間距的兩倍。

在GO還原成RGO的過(guò)程中，材料的導(dǎo)電性、禁帶特性和折射率都會(huì)發(fā)生連續(xù)變化，形成獨(dú)特而優(yōu)異的可調(diào)諧型新材料。2014年，澳大利亞微光子學(xué)中心賈寶華教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組***發(fā)現(xiàn)在用激光直寫(xiě)氧化石墨烯薄膜形成微納米結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，材料的非線性可以實(shí)現(xiàn)激光功率可控的動(dòng)態(tài)調(diào)諧。與傳統(tǒng)的非線性材料相比，氧化石墨烯的三階非線性高出了整整1000倍，隨著氧化石墨烯中的氧成分逐漸減少，而非線性也呈現(xiàn)出被動(dòng)態(tài)調(diào)諧的豐富變化。不但材料的非線性系數(shù)的大小產(chǎn)生改變，其非線性吸收和折射率也發(fā)生變化，并且，這種豐富的非線性特性完全可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)操控。關(guān)于GO與水泥基復(fù)合材料的作用機(jī)制，研究者也有不同的觀點(diǎn)，目前仍沒(méi)有定論。單層氧化石墨常見(jiàn)問(wèn)題

氧化石墨的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于合成它的方法。關(guān)于氧化石墨納米材料

氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團(tuán)含有孤對(duì)電子，可作為配位體與具有空的價(jià)電子軌道的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成不溶于水的絡(luò)合物，從而有效去除溶液中的金屬離子。Madadrang等45制得乙二胺四乙酸/氧化石墨烯復(fù)合材料（EDTA-GO），通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)金屬離子的吸附機(jī)制主要為絡(luò)合反應(yīng)，即氧化石墨烯的表面官能團(tuán)與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物，具體過(guò)程如圖8.7所示，由于形成的絡(luò)合物不溶于水，可通過(guò)沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。關(guān)于氧化石墨納米材料