2025-03-10 00:21:06
氧化石墨烯(GO)在很寬的光譜范圍內(nèi)具有光致發(fā)光性質(zhì),同時(shí)也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯(GO)具有特殊的光學(xué)性質(zhì)和多樣化的可修飾性,為石墨烯在光學(xué)、光電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個(gè)功能可調(diào)控的強(qiáng)大平臺(tái)[6],其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用日趨***。氧化石墨烯(GO)和還原氧化石墨烯(RGO)應(yīng)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(shí),利用的是其在光的吸收、轉(zhuǎn)換、發(fā)射等光學(xué)方面的特殊性質(zhì),作為電子受體材料時(shí),利用的是其優(yōu)異的載流子遷移率等電學(xué)性質(zhì)。本書前面的內(nèi)容中對氧化石墨烯(GO)、還原氧化石墨烯(RGO)的電學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有了比較詳細(xì)的論述,本章在介紹其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用之前,首先對相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)部分進(jìn)行介紹。GO的摻量對于水泥復(fù)合材料的提升效果也有差異。無污染氧化石墨導(dǎo)熱
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1.3nm,真正有效、可自由通過的孔道尺寸為0.9nm,計(jì)算出水合半徑小于0.45nm的物質(zhì)可以通過氧化石墨烯膜片,而水合半徑大于0.45nm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0.7nm,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1~2nm,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。應(yīng)該怎么做氧化石墨怎么用GO成為制作傳感器**的基本材料。
解決GO在不同介質(zhì)中的解理和分散等問題是實(shí)現(xiàn)GO廣泛應(yīng)用的重要前提。此外,不同的應(yīng)用體系往往要不同的功能體現(xiàn)和界面結(jié)合等特征,故而要經(jīng)常對GO表面進(jìn)行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團(tuán),也可在GO表面引入其他功能基團(tuán),或者利用GO之間和GO與其它物質(zhì)間的共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵作用進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)接枝其他官能團(tuán)。由于GO結(jié)構(gòu)的不確定性,以上均屬于一大類復(fù)雜的GO化學(xué),導(dǎo)致采用化學(xué)方式對GO進(jìn)行修飾與改性機(jī)理復(fù)雜化,很難得到結(jié)構(gòu)單一的產(chǎn)品。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問題,但是對GO復(fù)合材料優(yōu)異性能的期望使得非常必要總結(jié)對GO進(jìn)行修飾改性的常用方法和技術(shù),同時(shí)也是氧化石墨烯相關(guān)材料應(yīng)用能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可控規(guī)?;瘧?yīng)用的關(guān)鍵。
RGO制備簡單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙,可以實(shí)現(xiàn)超寬譜(從可見至太赫茲波段)探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響,隨著氧化石墨烯還原程度的提高,探測器的響應(yīng)率可以提高若干倍以上。因此,在CVD石墨烯方案的基礎(chǔ)上,研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結(jié)構(gòu)的光電探測器。對于RGO-Si器件,帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累,是影響光響應(yīng)的重要因素[72]。2014年,Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上,而后通過熱處理對氧化石墨烯進(jìn)行熱還原,制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質(zhì)結(jié)的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下,***實(shí)現(xiàn)了從可見光(532nm)到太赫茲波(2.52THz,118.8mm)的超寬譜光探測。在所有波段中,探測器對10.6mm的長波紅外具有比較高的光響應(yīng)率可達(dá)9mA/W。氧化石墨烯(GO)的厚度只有幾納米,具有兩親性。
所采用的石墨原料片徑大小、純度高低等以及合成GO的方法不同,因此導(dǎo)致所合成出來的GO片的大小、片層厚度、氧化程度(含氧量)、表面電荷和表面所帶官能團(tuán)等不同。GO的生物毒性除了有濃度依賴性,還會(huì)因GO原料的不同而呈現(xiàn)出毒性數(shù)據(jù)的多樣性,甚至結(jié)論相互矛盾[2-9]。此外,GO可能與毒性測試中的試劑相互作用,從而影響細(xì)胞活性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性,使其產(chǎn)生假陽性結(jié)果。如:Macosko與其合作者[10]的研究發(fā)現(xiàn),在細(xì)胞活性試驗(yàn)中利用四甲基偶氮唑鹽(MTT)試劑與GO作用,GO的存在可以減少藍(lán)色產(chǎn)物的形成。因?yàn)樵诨罴?xì)胞中,當(dāng)MTT減少時(shí)就說明有同一種顏色產(chǎn)物的生成。因此,基于MTT法試驗(yàn)未能體現(xiàn)出GO的細(xì)胞毒性。但是他們利用另一種水溶性的四唑基試劑——WST-8(臺(tái)酚藍(lán)除外),就能對活細(xì)胞和死細(xì)胞的數(shù)量進(jìn)行精確的評(píng)估。氧化石墨的親水性好,易于分散到水泥基復(fù)合材料中。常州新型氧化石墨
氧化石墨是由牛津大學(xué)的化學(xué)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。無污染氧化石墨導(dǎo)熱
GO作為新型的二維結(jié)構(gòu)的納米材料,具有疏水性中間片層與親水性邊緣結(jié)構(gòu),特殊的結(jié)構(gòu)決定其優(yōu)異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機(jī)制:(1)機(jī)械破壞,包括物理穿刺或者切割;(2)氧化應(yīng)激引發(fā)的細(xì)菌/膜物質(zhì)破壞;(3)包覆導(dǎo)致的跨膜運(yùn)輸阻滯和(或)細(xì)菌生長阻遏;(4)磷脂分子抽提理論。GO作用于細(xì)菌膜表面的殺菌機(jī)制中,主要是GO與起始分子反應(yīng)(MolecularInitiatingEvents,MIEs)[51]的作用(圖7.3),包括GO表面活性引發(fā)的磷脂過氧化,GO片層結(jié)構(gòu)對細(xì)菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取,GO表面催化引發(fā)的活性自由基等。另外,GO的尺寸在上述不同的***機(jī)制中對***的影響也是不同的,機(jī)械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO,能表現(xiàn)出更好的***能力,而氧化應(yīng)激理論則認(rèn)為GO尺寸越小,其***效果越好。無污染氧化石墨導(dǎo)熱