關(guān)于氧化石墨納米材料

氧化石墨烯因獨特的結(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***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題不能簡單歸納得出結(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***活性又取決于時間和本身的濃度，其***機理需要進(jìn)一步的研究。***，氧化石墨烯對機體的長期毒性以及氧化石墨烯進(jìn)入細(xì)胞的機制、與細(xì)胞之間相互作用的機理、細(xì)胞／體內(nèi)代謝途徑等尚不清晰。這些問題關(guān)乎氧化石墨烯在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用中的安全問題和環(huán)境風(fēng)險評價，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

近年來研究者發(fā)現(xiàn)石墨烯由于它獨特的零帶隙結(jié)構(gòu)，對所有波段的光都無選擇性的吸收，且具有超快的恢復(fù)時間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨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。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。他們證實了由于泡利阻塞原理，零帶隙材料石墨烯在強激光激發(fā)下可以容易的實現(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現(xiàn)對所有波長的光都有可飽和吸收作用。無污染氧化石墨增強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(jìn)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 (266–340 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)多種場合的需要，克服了CVD和機械剝離石墨烯在轉(zhuǎn)移和大面積應(yīng)用時存在的缺點，也正是這些官能團(tuán)的存在，使其便于實現(xiàn)功能化修飾，為其在不同場景的應(yīng)用提供了一個廣闊的平臺。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的過程中，材料的導(dǎo)電性、禁帶特性和折射率都會發(fā)生連續(xù)變化，形成獨特而優(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)在用激光直寫氧化石墨烯薄膜形成微納米結(jié)構(gòu)的過程中，材料的非線性可以實現(xiàn)激光功率可控的動態(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現(xiàn)動態(tài)操控。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。單層氧化石墨常見問題

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(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。關(guān)于氧化石墨納米材料