氧化石墨烯同時具有熒光發(fā)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(yī)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(shù)的不同,能帶會發(fā)生彎曲并產生內建電場。石墨原料片徑大小、純度高低等以及合成方法不同,因此導致所合成出來的GO片的大小有差異。附近氧化石墨銷售廠
氧化石墨烯(GO)的光學性質與石墨烯有著很大差別。石墨烯是零帶隙半導體,在可見光范圍內的光吸收系數(shù)近乎常數(shù)(~2.3%);相比之下,氧化石墨烯的光吸收系數(shù)要小一個數(shù)量級(~0.3%)[9][10]。而且,氧化石墨烯的光吸收系數(shù)是波長的函數(shù),其吸收曲線峰值在可見光與紫外光交界附近,隨著波長向近紅外一端移動,吸收系數(shù)逐漸下降。對紫外光的吸收(200-320nm)會表現(xiàn)出明顯的π-π*和n-π*躍遷,而且其強度會隨著含氧基團的出現(xiàn)而增加[11]。氧化石墨烯(GO)的光響應對其含氧基團的數(shù)量十分敏感[12]。隨著含氧基團的去除,氧化石墨烯(GO)在可見光波段的的光吸收率迅速上升,**終達到2.3%這一石墨烯吸收率的上限。常規(guī)氧化石墨價格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。
在推動以氧化石墨烯為載體的新藥進入臨床試驗前,勢必會面臨諸多挑戰(zhàn):(1)優(yōu)化氧化石墨烯的制備方法及生產工藝,使其具有可重復性,并能精確控制氧化石墨烯的尺寸和質量;(2)比較好使用劑量的摸索,找到以氧化石墨烯為載體的***療效和毒性之間的平衡點;(3)其他表面修飾劑的開發(fā),需具有良好生物相容性且修飾后的氧化石墨烯能在短時間內被生物體***;(4)毒理學方法的進一步規(guī)范,系統(tǒng)闡明以氧化石墨烯為載體***的潛在毒性;(5)體內外模型的建立,***評價氧化石墨烯***的生物相容性,使其能更好地轉化到臨床。此外,以氧化石墨烯為載體的***在大規(guī)模工業(yè)化生產和應用時,還需考慮到對人體和環(huán)境的不利影響,是否可能導致潛在的人體暴露和環(huán)境污染問題,這些有待于進一步研究。氧化石墨烯是有著非凡價值的新材料,將會在生物醫(yī)學領域發(fā)揮舉足輕重的作用。
由于較低的毒性和良好的生物相容性,石墨烯材料在細胞成像方面**了一股研究熱潮。石墨烯及其衍生物本身具有特殊的平面結構和光學性質,或者經過熒光染料分子標記之后,可用于體外細胞與***光學成像[63-66],使其在**顯像和***方面具有很大的應用前景。Dai課題組[67]***利用納米尺寸的聚乙二醇功能化氧化石墨烯(GO-PEG)的近紅外發(fā)光性質用于細胞成像。他們將抗體利妥昔單抗(anti-CD20)與納米GO-PEG共價結合形成納米GO-PEG-anti-CD20,然后將納米GO-PEG和納米GO-PEG-anti-CD20與B細胞或T細胞在培養(yǎng)液中4℃培養(yǎng)1h,培養(yǎng)液中納米GO-PEG的濃度大約為0.7mg/ml,結果發(fā)現(xiàn)B細胞淋巴瘤具有強熒光,而T淋巴母細胞的熒光強度則很弱。另外,通過對GO進行80℃熱處理17天后,再利用200W的超聲對GO溶液處理2h,得到的GO在紫外光(266–340nm)的照射下顯示出藍色熒光。氧化石墨的親水性好,易于分散到水泥基復合材料中。
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,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的結構與水通蛋白相類似,而蛋白質本身具有優(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域可能具有潛在的應用價值1-3。GO經過超聲可以穩(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的氫鍵,力學性能優(yōu)異,易脫離基底而**存在。基于GO薄膜制備方法簡單、成本低、高通透性和高選擇性等優(yōu)點,其在水凈化領域具有廣闊的應用空間。石墨、碳纖維、碳納米管和GO可以作為熒光受體。附近氧化石墨銷售廠
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。附近氧化石墨銷售廠
配體交換作用即:氧化石墨烯上原有的配位體被溶液中的金屬離子所取代,并以配位鍵的形式生成不溶于水的配合物,**終通過簡單的過濾即可從溶液中去除。Tang等47對Fe與GO(質量比為1:7.5)復合及Fe與Mn(摩爾比為3∶1)復合的氧化石墨烯/鐵-錳復合材料(GO/Fe-Mn)進行了吸附研究,通過一系列的實驗表明,氧化石墨烯對Hg2+的吸附機理主要是配體交換作用,其比較大吸附量達到32.9mg/g。Hg2+可在水環(huán)境中形成Hg(OH)2,與鐵錳氧化物中的活性點位(如-OH)發(fā)生配體交換作用,從而將Hg(OH)2固定在氧化石墨烯/鐵-錳復合材料上,達到去除水環(huán)境中Hg2+的目的。氧化石墨烯經一定功能化處理后可發(fā)揮更大的性能優(yōu)勢,例如大比表面積、高敏感度和高選擇性等,這些特性對于氧化石墨烯作為吸附劑吸附水環(huán)境中的金屬離子有著重要的作用。附近氧化石墨銷售廠