官能化氧化石墨研发

时间:2025年01月11日 来源:

氧化石墨烯(GO)的比表面积很大,而厚度只有几纳米,具有两亲性,表面的各种官能团使其可与生物分子直接相互作用,易于化学修饰,同时具有良好的生物相容性,超薄的GO纳米片很容易组装成纸片或直接在基材上进行加工。另外,GO具有独特的电子结构性能,可以通过荧光能量共振转移和非辐射偶极-偶极相互作用能有效猝灭荧光体(染料分子、量子点及上转换纳米材料)的荧光。这些特点都使GO成为制作传感器极好的基本材料[74-76]。Arben的研究中发现,将CdSe/ZnS量子点作为荧光供体,石墨、碳纤维、碳纳米管和GO作为荧光受体,以上几种碳材料对CdSe/ZnS量子点的荧光淬灭效率分别为66±17%、74±7%、71±1%和97±1%,因此与其他碳材料相比,GO具有更好的荧光猝灭效果[77]。氧化石墨是由牛津大学的化学家本杰明·C·布罗迪在1859年用氯酸钾和浓硝酸混合溶液处理石墨的方法制得。官能化氧化石墨研发

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在GO还原成RGO的过程中,材料的导电性、禁带特性和折射率都会发生连续变化,形成独特而优异的可调谐型新材料。2014年,澳大利亚微光子学中心贾宝华教授领导的科研小组***发现在用激光直写氧化石墨烯薄膜形成微纳米结构的过程中,材料的非线性可以实现激光功率可控的动态调谐。与传统的非线性材料相比,氧化石墨烯的三阶非线性高出了整整1000倍,随着氧化石墨烯中的氧成分逐渐减少,而非线性也呈现出被动态调谐的丰富变化。不但材料的非线性系数的大小产生改变,其非线性吸收和折射率也发生变化,并且,这种丰富的非线性特性完全可以实现动态操控。应该怎么做氧化石墨类型氧化石墨烯(GO)的光学性质与石墨烯有着很大差别。

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GO在生理学环境下容易发生聚**影响其负载药物的能力,因此需要对GO进行功能化修饰来解决其容易团聚的问题。目前功能化修饰主要有以下几种:(1)共价键修饰,由于GO表面丰富的含氧官能团(羟基、羧基、环氧基),可与多种亲水性大分子通过酯键、酰胺键等共价键连接完成功能化,改善其稳定性、生物相容性等。常见的大分子有聚乙二醇(PEG)、聚赖氨酸、聚丙烯(PAA)和聚醚酰亚胺(PEI)等;(2)非共价键修饰[22-24],GO片层内碳原子共同形成一个大的π键,能够通过非共价π-π作用与芳香类化合物相互结合,不同种类的生物分子也可以通过氢键作用、范德华力和疏水作用等非共价作用力与GO结构中的SP2杂化部分结合完成功能化修饰。

由于GO表面具有较高的亲和力,蛋白质可以吸附在GO表面,因此在生物液体中可以通过蛋白质来调节GO与细胞膜的相互作用。如,血液中存在着大量的血清蛋白,可能会潜在的影响GO的毒性。Ge与其合作者[16]利用电子显微镜技术就观察到牛血清蛋白可以降低GO对细胞膜的渗透性,抑制了GO对细胞膜的破坏,同时降低了GO的细胞毒性。基于分子动力学研究分析,他们推断可能是由于GO-蛋白质之间的作用削弱了GO-磷脂之间的相互作用。与此同时,GO对人血清蛋白的影响也被其他科研工作者所发现,特别是他们观察到了GO可以抑制人血清蛋白与胆红素之间的作用。因此,GO与血清蛋白之间是相互影响的。关于GO与水泥基复合材料的作用机制,研究者也有不同的观点,目前仍没有定论。

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氧化石墨烯(GO)与石墨烯的另一个区别是在吸收紫外/可见光后会发出荧光。通常可以在可见光波段观测到两个峰值,一个在蓝光段(400-500nm),另一个在红光段(600-700nm)。关于氧化石墨烯发射荧光的机理,学界仍有争论。此外,氧化石墨烯的荧光发射会随着还原的进行逐渐变化,在轻度化学还原过程中观察到GO光致发光光谱发生红移,这一发现与其他人观察到的发生蓝移的现象相矛盾。这从另一个方面说明了氧化石墨烯结构的复杂性和性质的多样性。GO的掺量对于水泥复合材料的提升效果也有差异。官能化氧化石墨研发

氧化石墨烯的表面官能团与水中的金属离子反应形成复杂的络合物。官能化氧化石墨研发

氧化石墨烯基纳滤膜水通量远远大于传统的纳滤膜,但是氧化石墨烯纳滤膜对盐离子的截留率还有待提高。Gao等26利用过滤法在氧化石墨烯片层中间混合加入多壁碳纳米管(MWCNTs),复合膜的通量达到113L/(m2.h.MPa),对于盐离子截留率提高,对于Na2SO4截留率可达到83.5%。Sun等27提出了一种全新的、精确可控的基于GO的复合渗透膜的设计思路,通过将单层二氧化钛(TO)纳米片嵌入具有温和紫外(UV)光照还原的氧化石墨烯(GO)层压材料中,所制备的RGO/TO杂化膜表现出优异的水脱盐性能。官能化氧化石墨研发

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