氧化石墨烯（GO）表面有羥基、羧基、環(huán)氧基、羰基等親水性的活性基團(tuán)，且片層間距較大，使得氧化石墨烯具有超大比表面積和***的離子交換能力。GO的結(jié)構(gòu)與水通蛋白相類似，而蛋白質(zhì)本身具有優(yōu)異的離子識別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過濾及仿生離子傳輸?shù)阮I(lǐng)域可能具有潛在的應(yīng)用價(jià)值1-3。GO經(jīng)過超聲可以穩(wěn)定地分散在水中，再通過傳統(tǒng)成膜方法如旋涂、滴涂和真空抽濾等處理后，GO微片可呈現(xiàn)肉眼可見的層狀薄膜堆疊，在薄膜的層與層之間形成具有選擇性的二維納米通道。 除此之外，GO由于片層間存在較強(qiáng)的氫鍵，力學(xué)性能優(yōu)異，易脫離基底而**存在?；贕O薄膜制備方法簡單、成本低、高通透性和高選擇性等優(yōu)點(diǎn)，其在水凈化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。石墨烯微片的缺陷有時(shí)使其無法滿足某些復(fù)合材料在抗靜電或?qū)щ姟⒏魺峄驅(qū)岬确矫娴奶厥庖蟆Ｖ苽溲趸珴{料

工業(yè)化和城市化導(dǎo)致天然地表水體中的有毒化學(xué)品排放，其中包括酚類、油污、***、農(nóng)藥和腐植酸等有機(jī)物，這些污染物在制藥，石化，染料，農(nóng)藥等行業(yè)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(shù)低成本，高效率和易于操作，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他技術(shù)。與傳統(tǒng)的膜材料不同，GO作為碳質(zhì)材料與有機(jī)分子的相互作用機(jī)理差異很大。新的界面作用可在GO膜內(nèi)引入獨(dú)特的傳輸機(jī)制，導(dǎo)致更有效地從水中去除有機(jī)污染物。石墨烯和GO對有機(jī)物的吸附機(jī)理的研究表明，疏水作用、π-π鍵交互作用、氫鍵、共價(jià)鍵和靜電相互作用會影響石墨烯和GO對有機(jī)物的吸附能力。烏蘭察布新型氧化石墨氧化石墨是一種碳、氧數(shù)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(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。

GO膜在水處理中的分離機(jī)理尚存在諸多爭議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為通過尺寸篩分以及帶電的目標(biāo)分離物與納米孔之間的靜電排斥機(jī)理實(shí)現(xiàn)分離，如圖8.3所示。氧化石墨烯膜的分離通道主要由兩部分構(gòu)成：1）氧化石墨烯分離膜中不規(guī)則褶皺結(jié)構(gòu)形成的半圓柱孔道；2）氧化石墨烯分離膜片層之間的空隙。除此之外，由氧化石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷引起的納米孔道對于水分子的傳輸提供了額外的通道19-22。Mi等23研究認(rèn)為干態(tài)下通過真空過濾制備的氧化石墨烯片層間隙的距離約為0.3 nm。

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(dāng)尺寸的間隔物來調(diào)節(jié)GO間距，可以制造廣譜的GO膜，每個(gè)膜能夠精確地分離特定尺寸范圍內(nèi)的目標(biāo)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(jì)算出水合半徑小于0.45 nm的物質(zhì)可以通過氧化石墨烯膜片，而水合半徑大于0.45 nm的物質(zhì)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(tuán)的尺寸或通過將堆疊的GO納米片與小尺寸分子共價(jià)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(kuò)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(xué)基團(tuán)或聚合物鏈（例如聚電解質(zhì)），從而使GO膜成為水凈化、廢水回收、制藥和燃料分離等應(yīng)用的理想選擇。 如果使用更大尺寸的納米顆?；蚣{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(yī)學(xué)應(yīng)用（例如人工腎和透析），這些應(yīng)用需要大面積預(yù)分離生物分子和小廢物分子。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)。

TO具有光致親水特性，可保證高的水流速率，在沒有外部流體靜壓的情況下，與GO/TO情況相比，通過RGO/TO雜化膜的離子滲透率可降低至0.5%，而使用同位素標(biāo)記技術(shù)測量的水滲透率可保持在原來的60%，如圖8.5（d-g）所示。RGO/TO雜化膜優(yōu)異的脫鹽性能，表明TO對GO的光致還原作用有助于離子的有效排斥，而在紫外光照射下光誘導(dǎo)TO的親水轉(zhuǎn)化是保留優(yōu)異的水滲透性的主要原因。這種復(fù)合薄膜制備方法簡單，在水凈化領(lǐng)域具有很好的潛在應(yīng)用。。石墨烯具有很好的電學(xué)性質(zhì)，但氧化石墨本身卻是絕緣體(或是半導(dǎo)體)。制備氧化石墨漿料

氧化石墨能夠應(yīng)用在交通運(yùn)輸、建筑材料、能量存儲與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。制備氧化石墨漿料

目前醫(yī)學(xué)界面臨的一個(gè)棘手的難題是對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（mesenchymal stem cells，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，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。制備氧化石墨漿料