新型氧化石墨生產(chǎn)

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(lèi)似，而蛋白質(zhì)本身具有優(yōu)異的離子識(shí)別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過(guò)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(guò)超聲可以穩(wěn)定地分散在水中，再通過(guò)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(jiàn)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。基于GO薄膜制備方法簡(jiǎn)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。GO制備簡(jiǎn)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(jiàn)至太赫茲波段）探測(cè)。新型氧化石墨生產(chǎn)

盡管氧化石墨烯自身可以發(fā)射熒光，但有趣的是它也可以淬滅熒光。這兩種看似相互矛盾的性質(zhì)集于一身，正是由于氧化石墨烯化學(xué)成分的多樣性、原子和電子層面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)造成的。眾所周知，石墨形態(tài)的碳材料可以淬滅處于其表面的染料分子的熒光，同樣的，在GO和RGO中存在的SP2區(qū)域可以淬滅臨近一些物質(zhì)的的熒光，如染料分子、共軛聚合物、量子點(diǎn)等，而GO的熒光淬滅效率在還原后還有進(jìn)一步的提升。有很多文章定量分析了GO和RGO的熒光淬滅效率，研究表明，熒光淬滅特性來(lái)自于GO、RGO與輻射發(fā)生體之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移或者非輻射偶極-偶極耦合。鶴崗開(kāi)發(fā)氧化石墨石墨烯微片的缺陷有時(shí)使其無(wú)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?/p>

Su等人28利用氫碘酸和抗壞血酸對(duì)PET基底上的多層氧化石墨烯薄膜進(jìn)行化學(xué)還原，得到30nm厚的RGO薄膜，并測(cè)試了其滲透性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)He原子和水分子完全不能透過(guò)。而厚度超過(guò)100nm的RGO薄膜對(duì)幾乎所有氣體、液體和腐蝕性化學(xué)試劑（如HF）是高度不可滲透的。特殊的阻隔性能歸因于石墨烯層壓板的高度石墨化和在還原過(guò)程中幾乎沒(méi)有結(jié)構(gòu)損壞。與此結(jié)果相反，Liu等人29已經(jīng)證明了通過(guò)HI蒸氣和水輔助分層制備**式超薄rGO膜的簡(jiǎn)便且可重復(fù)的方法，利用rGO膜的毛細(xì)管力和疏水性，通過(guò)水實(shí)現(xiàn)**終的分層。采用真空抽濾在微孔濾膜基底上制備厚度低至20nm的**式rGO薄膜。

氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團(tuán)含有孤對(duì)電子，可作為配位體與具有空的價(jià)電子軌道的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成不溶于水的絡(luò)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(fù)合材料（EDTA-GO），通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)金屬離子的吸附機(jī)制主要為絡(luò)合反應(yīng)，即氧化石墨烯的表面官能團(tuán)與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物，具體過(guò)程如圖8.7所示，由于形成的絡(luò)合物不溶于水，可通過(guò)沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。氧化石墨能夠應(yīng)用在交通運(yùn)輸、建筑材料、能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。

與石墨烯量子點(diǎn)類(lèi)似，氧化石墨烯量子點(diǎn)也具備一些特殊的性質(zhì)。當(dāng)GO片徑達(dá)到若干納米量級(jí)的時(shí)候?qū)?huì)出現(xiàn)明顯的限域效應(yīng)，其光學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著片徑尺寸大小發(fā)生變化[48]，當(dāng)超過(guò)某上限后氧化石墨烯量子點(diǎn)的性質(zhì)相當(dāng)接近氧化石墨烯，這就提供了一種通過(guò)控制片徑尺寸分布改變氧化石墨烯量子點(diǎn)光響應(yīng)的手段。與GO類(lèi)似，這種pH依賴來(lái)源于自由型zigzag邊緣的質(zhì)子化或者去質(zhì)子化。同樣，這也可以解釋以GO為前驅(qū)體通過(guò)超聲-水熱法得到的石墨烯量子點(diǎn)的光發(fā)射性能，在藍(lán)光區(qū)域其光發(fā)射性能取決于zigzag邊緣狀態(tài)，而綠色的熒光發(fā)射則來(lái)自于能級(jí)陷阱的無(wú)序狀態(tài)。通過(guò)控制氧化石墨烯量子點(diǎn)的氧化程度，可以控制其發(fā)光的波長(zhǎng)。這一類(lèi)量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)類(lèi)似于GO，這說(shuō)明只要片徑小于量子點(diǎn)，都會(huì)產(chǎn)生同樣的光學(xué)效應(yīng)，也就是在結(jié)構(gòu)上存在一個(gè)限域島狀SP2雜化的碳或者含氧基團(tuán)在功能化過(guò)程中引入的缺陷狀態(tài)。與石墨烯量子點(diǎn)類(lèi)似，氧化石墨烯量子點(diǎn)也具備一些特殊的性質(zhì)。浙江開(kāi)發(fā)氧化石墨

松散的氧化石墨分散在堿性溶液中形成類(lèi)似石墨烯結(jié)構(gòu)的單原子厚度的片段。新型氧化石墨生產(chǎn)

使得*在單層中排列的水蒸氣可以滲透通過(guò)納米通道。通過(guò)在GO納米片之間夾入適當(dāng)尺寸的間隔物來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)部分還原GO以減小水合官能團(tuán)的尺寸或通過(guò)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粒或納米纖維作為插層物，可以制備出間距超過(guò)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。新型氧化石墨生產(chǎn)