多層氧化石墨烯（GO）膜在不同pH水平下去除水中有機物質的系統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）在反滲透膜系統中通過GO膜的行為進行研究。結果發現，在pH=7時，無論其電荷、尺寸或疏水性質如何，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。傳統的納濾膜通常帶負電，且只能去除帶有負電荷的多價離子和有機物。隨著pH的變化，GO膜的關鍵性質（例如電荷，層間距）發生***變化，導致不同的pH依賴性界面現象和分離機制，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。雖然GO具有諸多特性，但是由于范德華作用力，使GO之間很容易在不同體系中發生團聚。官能化氧化石墨技術

氧化石墨烯（GO）在很寬的光譜范圍內具有光致發光性質，同時也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯（GO）具有特殊的光學性質和多樣化的可修飾性，為石墨烯在光學、光電子學領域的應用提供了一個功能可調控的強大平臺[6]，其在光電領域的應用日趨***。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（RGO）應用于光電傳感，主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時，利用的是其在光的吸收、轉換、發射等光學方面的特殊性質，作為電子受體材料時，利用的是其優異的載流子遷移率等電學性質。本書前面的內容中對氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（RGO）的電學性質已經有了比較詳細的論述，本章在介紹其在光電領域的應用之前，首先對相關的光學性質部分進行介紹。氧化石墨生產氧化石墨是一種碳、氧數量之比介于2.1到2.9之間黃色固體，并仍然保留石墨的層狀結構，但結構更復雜。

在氧化石墨烯的納米孔道中，分布著氧化區域和納米sp2雜化碳區域，水分子在通過氧化區域時能夠與含氧官能團形成氫鍵，從而增加了水流動阻力，而在雜化碳區域水流阻力很小。芳香碳網中形成的大多數通路被含氧官能團有效阻擋，從而分離海水中Na+和Cl-等小分子物質12, 13。相比于其他納米材料，GO為快速水輸送提供了較多優越性能，如光滑無摩擦的表面，超薄的厚度和超高的機械強度，所有這些特性都提高了水的滲透性。前超濾膜、納濾膜、反滲透膜等膜技術，已經成功地應用到水處理的各個領域，引起越來越多的企業家和科學家的關注8-11。GO薄膜在海水淡化領域的應用主要是去除海水中的鹽離子，探究GO薄膜的離子傳質行為具有更為重要的實用意義。

氧化石墨烯（GO）的比表面積很大，而厚度只有幾納米，具有兩親性，表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用，易于化學修飾，同時具有良好的生物相容性，超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。另外，GO具有獨特的電子結構性能，可以通過熒光能量共振轉移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體（染料分子、量子點及上轉換納米材料）的熒光。這些特點都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發現，將CdSe/ZnS量子點作為熒光供體，石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體，以上幾種碳材料對CdSe/ZnS量子點的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、71±1%和97±1%，因此與其他碳材料相比，GO具有更好的熒光猝滅效果[77]。從微觀方面，GO的聚集、分散、尺寸和官能團也對水泥基復合材料的力學性能有影響。

GO作為新型的二維結構的納米材料，具有疏水性中間片層與親水性邊緣結構，特殊的結構決定其優異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機制：（1）機械破壞，包括物理穿刺或者切割；（2）氧化應激引發的細菌/膜物質破壞；（3）包覆導致的跨膜運輸阻滯和（或）細菌生長阻遏；（4）磷脂分子抽提理論。GO作用于細菌膜表面的殺菌機制中，主要是GO與起始分子反應（Molecular Initiating Events，MIEs）[51]的作用（圖7.3），包括GO表面活性引發的磷脂過氧化，GO片層結構對細菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取，GO表面催化引發的活性自由基等。另外，GO的尺寸在上述不同的***機制中對***的影響也是不同的，機械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO， 能表現出更好的***能力，而氧化應激理論則認為GO 尺寸越小，其***效果越好。靜電作用的強弱與氧化石墨烯表面官能團產生的負電荷相關。無污染氧化石墨價格

將氧化石墨暴露在強脈沖光線下，例如氙氣燈也能得到石墨烯。官能化氧化石墨技術

使得*在單層中排列的水蒸氣可以滲透通過納米通道。通過在GO納米片之間夾入適當尺寸的間隔物來調節GO間距，可以制造廣譜的GO膜，每個膜能夠精確地分離特定尺寸范圍內的目標離子和分子。水合作用力使得溶液中氧化石墨烯片層間隙的距離增大到1.3 nm，真正有效、可自由通過的孔道尺寸為0.9 nm，計算出水合半徑小于0.45 nm的物質可以通過氧化石墨烯膜片，而水合半徑大于0.45 nm的物質被截留，如圖8.4所示。例如，脫鹽要求GO的層間距小于0.7 nm，以從水中篩分水合Na +（水合半徑為0.36nm）。 通過部分還原GO以減小水合官能團的尺寸或通過將堆疊的GO納米片與小尺寸分子共價鍵合以克服水合力，可以獲得這種小間距。與此相反，如果要擴大GO的層間距至1~2 nm，可在GO納米片之間插入剛性較大的化學基團或聚合物鏈（例如聚電解質），從而使GO膜成為水凈化、廢水回收、制藥和燃料分離等應用的理想選擇。 如果使用更大尺寸的納米顆粒或納米纖維作為插層物，可以制備出間距超過2nm的GO膜，以用于生物醫學應用（例如人工腎和透析），這些應用需要大面積預分離生物分子和小廢物分子。官能化氧化石墨技術

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