氧化石墨烯同時具有熒光發(fā)射和熒光淬滅特性,,廣義而言,其自身已經(jīng)可以作為一種傳感材料,,在生物,、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用充分說明了這一點。經(jīng)過功能化的氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在更加***的領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用,特別在光探測,、光學(xué)成像,、新型光源、非線性器件等光電傳感相關(guān)領(lǐng)域有著豐富的應(yīng)用,。光電探測器是石墨烯問世后**早應(yīng)用的領(lǐng)域之一,。2009年,Xia等利用機械剝離的石墨烯制備出了***個石墨烯光電探測器(MGPD)[2],如圖9.6,,以1-3層石墨烯作為有源層,,Ti/Pd/Au作源漏電極,Si作為背柵極并在其上沉淀300nm厚的SiO2,,在電極和石墨烯的接觸面上因為功函數(shù)的不同,,能帶會發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場。關(guān)于GO與水泥基復(fù)合材料的作用機制,,研究者也有不同的觀點,,目前仍沒有定論。北京單層氧化石墨
氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子,,可作為配位體與具有空的價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),,通過研究發(fā)現(xiàn)其對金屬離子的吸附機制主要為絡(luò)合反應(yīng),即氧化石墨烯的表面官能團與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物,,具體過程如圖8.7所示,,由于形成的絡(luò)合物不溶于水,可通過沉淀等作用分離去除水中的金屬離子,。多層氧化石墨銷售氧化石墨是一種碳,、氧數(shù)量之比介于2.1到2.9之間黃色固體,并仍然保留石墨的層狀結(jié)構(gòu),,但結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,。
由于GO表面具有較高的親和力,蛋白質(zhì)可以吸附在GO表面,,因此在生物液體中可以通過蛋白質(zhì)來調(diào)節(jié)GO與細(xì)胞膜的相互作用,。如,血液中存在著大量的血清蛋白,,可能會潛在的影響GO的毒性,。Ge與其合作者[16]利用電子顯微鏡技術(shù)就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對細(xì)胞膜的滲透性,抑制了GO對細(xì)胞膜的破壞,,同時降低了GO的細(xì)胞毒性,?;诜肿觿恿W(xué)研究分析,他們推斷可能是由于GO-蛋白質(zhì)之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用,。與此同時,,GO對人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發(fā)現(xiàn),特別是他們觀察到了GO可以抑制人血清蛋白與膽紅素之間的作用,。因此,,GO與血清蛋白之間是相互影響的。
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)胞淋巴瘤具有強熒光,,而T淋巴母細(xì)胞的熒光強度則很弱。另外,,通過對GO進行80℃熱處理17天后,,再利用200W的超聲對GO溶液處理2h,得到的GO在紫外光(266–340nm)的照射下顯示出藍色熒光,。氧化石墨的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于合成它的方法,。
解決GO在不同介質(zhì)中的解理和分散等問題是實現(xiàn)GO廣泛應(yīng)用的重要前提。此外,,不同的應(yīng)用體系往往要不同的功能體現(xiàn)和界面結(jié)合等特征,,故而要經(jīng)常對GO表面進行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團,,也可在GO表面引入其他功能基團,,或者利用GO之間和GO與其它物質(zhì)間的共價鍵或非共價鍵作用進行化學(xué)反應(yīng)接枝其他官能團。由于GO結(jié)構(gòu)的不確定性,,以上均屬于一大類復(fù)雜的GO化學(xué),導(dǎo)致采用化學(xué)方式對GO進行修飾與改性機理復(fù)雜化,,很難得到結(jié)構(gòu)單一的產(chǎn)品,。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問題,但是對GO復(fù)合材料優(yōu)異性能的期望使得非常必要總結(jié)對GO進行修飾改性的常用方法和技術(shù),,同時也是氧化石墨烯相關(guān)材料應(yīng)用能否實現(xiàn)穩(wěn)定,、可控規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵。氧化石墨能夠滿足人們對于材料的功能性需求更為嚴(yán)苛的要求,。改性氧化石墨性能
GO具有獨特的電子結(jié)構(gòu)性能,,可以通過熒光能量共振轉(zhuǎn)移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體。北京單層氧化石墨
多層氧化石墨烯(GO)膜在不同pH水平下去除水中有機物質(zhì)的系統(tǒng)性能評價和機理研究,。該研究采用逐層組裝法制備了PAH/GO雙層膜,,對典型單價離子(Na+,Cl-)和多價離子(SO42-,,Mg2+)以及有機染料(亞甲藍MB,,羅丹明R-WT)和藥物和個人護理品(三氯生TCS,三氯二苯脲TCC)在反滲透膜系統(tǒng)中通過GO膜的行為進行研究,。結(jié)果發(fā)現(xiàn),,在pH=7時,無論其電荷,、尺寸或疏水性質(zhì)如何,,GO膜能夠高效去除多價陽離子/陰離子和有機物,但對于單價離子的去除率較低,。傳統(tǒng)的納濾膜通常帶負(fù)電,,且只能去除帶有負(fù)電荷的多價離子和有機物。隨著pH的變化,,GO膜的關(guān)鍵性質(zhì)(例如電荷,,層間距)發(fā)生***變化,導(dǎo)致不同的pH依賴性界面現(xiàn)象和分離機制,,一些有機物(例如三氯二苯脲)的分子形狀由于這種有機物與GO膜的碳表面的遷移性和π-π相互作用而極大地影響了它們的去除,。北京單層氧化石墨