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(MolecularInitiatingEvents,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。石墨、碳纖維、碳納米管和GO可以作為熒光受體。河北制備氧化石墨
利用化學交聯和物理手段調控氧化石墨烯基膜片上的褶皺和片層間的距離是制備石墨烯基納濾膜的主要手段。由于氧化石墨烯片層間隙距離小,Jin等24利用真空過濾法在石墨烯片層間加入單壁碳納米管(SWCNT),氧化石墨烯片層間的距離明顯增加,水通量可達到6600-7200L/(m2.h.MPa),大約是傳統納濾膜水通量的100倍,對于染料的截留率達到97.4%-98.7%。Joshi等25研究了真空抽濾GO分散液制備微米級厚度層狀GO薄膜的滲透作用。通過一系列實驗表明,GO膜在干燥狀態下是真空壓實的,但作為分子篩浸入水中后,能夠阻擋所有水合半徑大于0.45nm的離子,半徑小于0.45nm的離子滲透速率比自由擴散高出數千倍,且這種行為是由納米毛細管網絡引起的。異常快速滲透歸因于毛細管樣高壓作用于石墨烯毛細管內部的離子。GO薄膜的這一特性在膜分離領域具有非常重要的應用價值。哪些氧化石墨生產企業氧化石墨仍然保留石墨母體的片狀結構,但是兩層間的間距(約0.7nm)大約是石墨中層間距的兩倍。
氧化石墨烯(GO)與石墨烯的另一個區別是在吸收紫外/可見光后會發出熒光。通常可以在可見光波段觀測到兩個峰值,一個在藍光段(400-500nm),另一個在紅光段(600-700nm)。關于氧化石墨烯發射熒光的機理,學界仍有爭論。此外,氧化石墨烯的熒光發射會隨著還原的進行逐漸變化,在輕度化學還原過程中觀察到GO光致發光光譜發生紅移,這一發現與其他人觀察到的發生藍移的現象相矛盾。這從另一個方面說明了氧化石墨烯結構的復雜性和性質的多樣性。
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。當GO片徑達到若干納米量級的時候將會出現明顯的限域效應,其光學性質會隨著片徑尺寸大小發生變化[48],當超過某上限后氧化石墨烯量子點的性質相當接近氧化石墨烯,這就提供了一種通過控制片徑尺寸分布改變氧化石墨烯量子點光響應的手段。與GO類似,這種pH依賴來源于自由型zigzag邊緣的質子化或者去質子化。同樣,這也可以解釋以GO為前驅體通過超聲-水熱法得到的石墨烯量子點的光發射性能,在藍光區域其光發射性能取決于zigzag邊緣狀態,而綠色的熒光發射則來自于能級陷阱的無序狀態。通過控制氧化石墨烯量子點的氧化程度,可以控制其發光的波長。這一類量子點的光學性質類似于GO,這說明只要片徑小于量子點,都會產生同樣的光學效應,也就是在結構上存在一個限域島狀SP2雜化的碳或者含氧基團在功能化過程中引入的缺陷狀態。石墨烯具有很好的電學性質,但氧化石墨本身卻是絕緣體(或是半導體)。
由于GO表面具有較高的親和力,蛋白質可以吸附在GO表面,因此在生物液體中可以通過蛋白質來調節GO與細胞膜的相互作用。如,血液中存在著大量的血清蛋白,可能會潛在的影響GO的毒性。Ge與其合作者[16]利用電子顯微鏡技術就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對細胞膜的滲透性,抑制了GO對細胞膜的破壞,同時降低了GO的細胞毒性。基于分子動力學研究分析,他們推斷可能是由于GO-蛋白質之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用。與此同時,GO對人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發現,特別是他們觀察到了GO可以抑制人血清蛋白與膽紅素之間的作用。因此,GO與血清蛋白之間是相互影響的。氧化石墨烯(GO)是印刷電子、催化、儲能、分離膜、生物醫學和復合材料的理想材料。河北制備氧化石墨
氧化石墨烯(GO)的厚度只有幾納米,具有兩親性。河北制備氧化石墨
氧化石墨烯同時具有熒光發射和熒光淬滅特性,廣義而言,其自身已經可以作為一種傳感材料,在生物、醫學領域的應用充分說明了這一點。經過功能化的氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在更加***的領域內得到了應用,特別在光探測、光學成像、新型光源、非線性器件等光電傳感相關領域有著豐富的應用。光電探測器是石墨烯問世后**早應用的領域之一。2009年,Xia等利用機械剝離的石墨烯制備出了***個石墨烯光電探測器(MGPD)[2],如圖9.6,以1-3層石墨烯作為有源層,Ti/Pd/Au作源漏電極,Si作為背柵極并在其上沉淀300nm厚的SiO2,在電極和石墨烯的接觸面上因為功函數的不同,能帶會發生彎曲并產生內建電場。河北制備氧化石墨