與石墨烯量子點(diǎn)類似,,氧化石墨烯量子點(diǎn)也具備一些特殊的性質(zhì),。當(dāng)GO片徑達(dá)到若干納米量級(jí)的時(shí)候?qū)?huì)出現(xiàn)明顯的限域效應(yīng),,其光學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著片徑尺寸大小發(fā)生變化[48],當(dāng)超過某上限后氧化石墨烯量子點(diǎn)的性質(zhì)相當(dāng)接近氧化石墨烯,,這就提供了一種通過控制片徑尺寸分布改變氧化石墨烯量子點(diǎn)光響應(yīng)的手段,。與GO類似,這種pH依賴來源于自由型zigzag邊緣的質(zhì)子化或者去質(zhì)子化,。同樣,,這也可以解釋以GO為前驅(qū)體通過超聲-水熱法得到的石墨烯量子點(diǎn)的光發(fā)射性能,在藍(lán)光區(qū)域其光發(fā)射性能取決于zigzag邊緣狀態(tài),,而綠色的熒光發(fā)射則來自于能級(jí)陷阱的無序狀態(tài),。通過控制氧化石墨烯量子點(diǎn)的氧化程度,可以控制其發(fā)光的波長(zhǎng),。這一類量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)類似于GO,,這說明只要片徑小于量子點(diǎn),都會(huì)產(chǎn)生同樣的光學(xué)效應(yīng),,也就是在結(jié)構(gòu)上存在一個(gè)限域島狀SP2雜化的碳或者含氧基團(tuán)在功能化過程中引入的缺陷狀態(tài),。GO制備簡(jiǎn)單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙,,可以實(shí)現(xiàn)超寬譜(從可見至太赫茲波段)探測(cè),。呼和浩特開發(fā)氧化石墨
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),。制造氧化石墨資料調(diào)控反應(yīng)過程中氧化條件,,減少面內(nèi)大面積反應(yīng),,減少缺陷,,提升還原效率。
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。
目前醫(yī)學(xué)界面臨的一個(gè)棘手的難題是對(duì)大面積骨組織缺損的修復(fù),。其中,,干細(xì)胞***可能是一種很有前途的解決方案,但是在干細(xì)胞的移植過程中,,需要可促進(jìn)和增強(qiáng)細(xì)胞成活,、附著、遷移和分化并有著良好生物相容性的支架材料,。研究已表明氧化石墨烯(GO)具有良好的生物相容性及較低的細(xì)胞毒性,,可促進(jìn)成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymalstemcells,,MSC)的增殖和分化[82],,同時(shí)GO還可以促進(jìn)多種干細(xì)胞的附著和生長(zhǎng),增強(qiáng)其成骨分化的能力[83-84],。因此受到骨組織再生領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域研究人員的關(guān)注,,成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨(dú)作為干細(xì)胞的載體材料,,還可以加入到現(xiàn)有的支架材料中,,GO不僅可以加強(qiáng)支架材料的生物活性,同時(shí)還可以改善支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能,包括抗壓強(qiáng)度和抗曲強(qiáng)度,。GO表面積及粗糙度較大,,適合MSC的附著和增殖,從而可促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化,,而這種作用程度與支架中加入GO的比例成正比,。在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)過程中,得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團(tuán),。
GO在生理學(xué)環(huán)境下容易發(fā)生聚**影響其負(fù)載藥物的能力,,因此需要對(duì)GO進(jìn)行功能化修飾來解決其容易團(tuán)聚的問題。目前功能化修飾主要有以下幾種:(1)共價(jià)鍵修飾,,由于GO表面豐富的含氧官能團(tuán)(羥基,、羧基、環(huán)氧基),,可與多種親水性大分子通過酯鍵,、酰胺鍵等共價(jià)鍵連接完成功能化,改善其穩(wěn)定性,、生物相容性等,。常見的大分子有聚乙二醇(PEG)、聚賴氨酸,、聚丙烯(PAA)和聚醚酰亞胺(PEI)等,;(2)非共價(jià)鍵修飾[22-24],GO片層內(nèi)碳原子共同形成一個(gè)大的π鍵,,能夠通過非共價(jià)π-π作用與芳香類化合物相互結(jié)合,,不同種類的生物分子也可以通過氫鍵作用、范德華力和疏水作用等非共價(jià)作用力與GO結(jié)構(gòu)中的SP2雜化部分結(jié)合完成功能化修飾,。氧化石墨中存在大量親水基團(tuán)(如羧基與羥基),,在水溶液中容易分散。合成氧化石墨技術(shù)
碳基填料可以提高聚合物的熱導(dǎo)率,,但無法像提高導(dǎo)電性那么明顯,,甚至低于有效介質(zhì)理論。呼和浩特開發(fā)氧化石墨
氧化石墨烯同時(shí)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(diǎn),。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(cè),、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(cè)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(jī)械剝離的石墨烯制備出了***個(gè)石墨烯光電探測(cè)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?yàn)楣瘮?shù)的不同,,能帶會(huì)發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng),。呼和浩特開發(fā)氧化石墨