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]。與石墨烯量子點類似，氧化石墨烯量子點也具備一些特殊的性質。多層氧化石墨制造

目前醫學界面臨的一個棘手的難題是對大面積骨組織缺損的修復。其中，干細胞***可能是一種很有前途的解決方案，但是在干細胞的移植過程中，需要可促進和增強細胞成活、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胞毒性，可促進成纖維細胞、成骨細胞和間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）的增殖和分化[82]，同時GO還可以促進多種干細胞的附著和生長，增強其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領域及相關領域研究人員的關注，成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨作為干細胞的載體材料，還可以加入到現有的支架材料中，GO不僅可以加強支架材料的生物活性，同時還可以改善支架材料的空隙結構和機械性能，包括抗壓強度和抗曲強度。GO表面積及粗糙度較大，適合MSC的附著和增殖，從而可促進間充質干細胞的成骨分化，而這種作用程度與支架中加入GO的比例成正比。無污染氧化石墨粉體氧化石墨是由牛津大學的化學家本杰明·C·布羅迪在1859年用氯酸鉀和濃硝酸混合溶液處理石墨的方法制得。

工業化和城市化導致天然地表水體中的有毒化學品排放，其中包括酚類、油污、***、農藥和腐植酸等有機物，這些污染物在制藥，石化，染料，農藥等行業的廢水中***檢測到。許多研究集中在從水溶液中有效去除這些有毒污染物，如光催化，吸附和電解54-57。在這些方法中，由于吸附技術低成本，高效率和易于操作，遠遠優于其他技術。與傳統的膜材料不同，GO作為碳質材料與有機分子的相互作用機理差異很大。新的界面作用可在GO膜內引入獨特的傳輸機制，導致更有效地從水中去除有機污染物。石墨烯和GO對有機物的吸附機理的研究表明，疏水作用、π-π鍵交互作用、氫鍵、共價鍵和靜電相互作用會影響石墨烯和GO對有機物的吸附能力。

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。氧化石墨的親水性好，易于分散到水泥基復合材料中。

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。修復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電、導熱等方面的性能。多層氧化石墨制造

氧化石墨烯可以有效去除溶液中的金屬離子。多層氧化石墨制造

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生絡合反應，生成不溶于水的絡合物，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/氧化石墨烯復合材料（EDTA-GO），通過研究發現其對金屬離子的吸附機制主要為絡合反應，即氧化石墨烯的表面官能團與水中的金屬離子反應形成復雜的絡合物，具體過程如圖8.7所示，由于形成的絡合物不溶于水，可通過沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。多層氧化石墨制造