功能化氧化石墨烯的细胞相容性

采用改进的Hummers方法制备了纳米尺度的氧化石墨烯.对氧化石墨烯的表面进行羧基化,并连接上聚乙二醇(PEG)使其在细胞培养液中可溶并能稳定保存.采用透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和zeta电位测量等对修饰后的氧化石墨烯的结构和功能进行了表征.体外细胞实验表明PEG修饰的氧化石墨烯在水中具有良好的可溶性,对A549细胞没有明显的毒性,在生物医药领域具有潜在的应用价值.     

羧基化氧化石墨烯的可控合成及血液相容性

采用自由基引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)作为功能改性剂, 通过AIBN分解产生的异丁腈自由基进攻氧化石墨烯上五元环与七元环的缺陷点, 形成氰基改性氧化石墨烯中间体, 再通过水解反应制得羧基化氧化石墨烯[GeneO-C(CH₃)₂-COOH]纳米材料. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR), X射线衍射(XRD), 热重分析(TGA)和原子力显微镜(AFM)等方法对合成的材料进行了表征, 并采用复钙时间测试考察了材料的血液相容性. 研究结果表明, 氧化石墨烯中羧基的含量可以通过调整AIBN和GeneO的投料比来控制. 本方法不但可提高氧化石墨烯的羧基含量, 而且可使其具有良好的血液相容性.     

羧基化氧化石墨烯的血液相容性

氧化石墨烯的官能团修饰可促进氧化石墨烯与生物体液、聚合物基体等不同环境的融合. 通过超声法制备了氧化石墨烯, 并利用化学改性的方法, 将氧化石墨烯表面的羟基和环氧基转变为羧基. 红外图谱上羧基化氧化石墨烯(GeneO-COOH)的羧基振动明显, 峰强增大. GeneO-COOH的主要失重表现为羧基官能团缩合以一个水分子的形态释放失去结构水[OH2]. 复钙动力学曲线随着GeneO-COOH的浓度增加, 曲线上升趋势由陡峭趋于平缓, 当浓度为1.25 μg/mL时复钙时间延长了11 min, 平台期OD值降低了8.14 %; 在0.5~100 μg/mL浓度范围内溶血率均<5 %. GeneO-COOH比GeneO在同等低浓度下的抗凝血性能有一定程度的改善, 主要是因为带负电的羧基可直接络合凝血因子. 因此, 羧基修饰氧化石墨烯是提高血液相容性的有效手段, 羧基化氧化石墨烯可作为潜在的生物医用材料的填料.     

双亲性石墨烯量子点的合成及对L-薄荷醇的缓释作用

将柠檬酸和直链烷基胺混合后热解,制备了烷基胺功能化的双亲性石墨烯量子点。研究结果表明,烷基碳链长度对石墨烯量子点的表面活性有较大影响。采用十二烷基胺为功能试剂时,石墨烯量子点的表面张力降低到30. 8 mN/m,与典型的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠相当。此双亲性石墨烯量子点被用作固体粒子表面活性剂稳定L-薄荷醇/水Pickering乳液时,所形成的乳液具有较高的稳定性,液滴平均粒径为10μm。该乳液冷却至室温后析出结晶,将晶体过滤、干燥后得到负载L-薄荷醇的石墨烯量子点。采用热风吹扫方式研究石墨烯量子点对L-薄荷醇的缓释行为。在80℃下,负载型样品完全释放薄荷醇所需要的时间分别为混合型样品和空白样品的4. 6倍与9. 2倍,表明石墨烯量子点对L-薄荷醇具有明显的缓释作用。     

石墨烯的生物医用研究进展

石墨烯及其衍生物在生物医学领域的应用愈来愈受到人们的关注,其研究领域已经涉及到生物传感、疾病诊断、药物和基因载体、抗菌和抗病毒、生物成像以及肿瘤的光热和光动力治疗、组织工程等。研究的热点也多集中在石墨烯的生物安全性和生物降解性及其衍生物的合成与制备,但至今仍有一些问题尚未解决。本文主要是介绍近几年有关石墨烯生物相容性及其在生物医学领域的研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

氧化石墨烯吸附亚甲基蓝的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了亚甲基蓝在不同氧化度的氧化石墨烯表面的吸附行为及其动力学性质, 从微观角度讨论了亚甲基蓝由体相到氧化石墨烯表面的吸附过程及主要作用机制, 并通过亚甲基蓝分子动力学性质解释了氧化石墨烯的氧化度和含氧官能团类型对吸附行为的影响. 结果表明, 吸附过程中, 亚甲基蓝主要受氧化石墨烯表面含氧官能团的静电作用, 以近似垂直氧化石墨烯表面的方向进入, 并以平行的方式吸附于氧化石墨烯表面; 亚甲基蓝不易脱离高氧化度氧化石墨烯的吸附位点; 吸附平衡过程中, 相对于低氧化度的氧化石墨烯, 高氧化度氧化石墨烯对亚甲基蓝的束缚性更强, 同时与亚甲基蓝间相互作用更强; 含氧官能团中的环氧基与亚甲基蓝间的作用势能更强, 且羟基能够与亚甲基蓝间形成氢键结构, 共同保障了亚甲基蓝吸附层的稳定性.     

生物高分子-氧化石墨烯三维多功能复合凝胶的制备及其血液净化性能

以生物高分子(壳聚糖、白蛋白、脱氧核糖核酸)为交联剂与氧化石墨烯片层进行三维自组装,冻干后得到生物高分子-氧化石墨烯复合凝胶。通过扫描电镜、原子力显微镜、纳米粒度分析仪等分析其物化性能。结果表明:生物高分子成功组装到氧化石墨烯片层上,并形成三维多孔结构,制备的凝胶显示出极好的血液相容性,有效抑制了红细胞的溶血现象,对阳离子毒性分子及重金属离子有较高的吸附量。     

石墨烯在生物传感器中的应用

概述了石墨烯、石墨烯氧化衍生物的性质及制备方法,重点介绍了石墨烯在生物传感器中的应用以及发展趋势(引用文献49篇)。     

TiO2/氧化石墨烯光催化降解亚甲基蓝性能研究

理想的石墨烯具有二维平面结构,其具有良好的机械性能、热导率、高电子迁移率和量子霍尔效应。本文以改进的Hummers法制得氧化石墨烯(Graphene Oxide),超声处理和水热法制备了氧化石墨烯(GO)负载量分别为1.0 wt%、1.5 wt%,2.0 wt%,2.5 wt%的TiO_2/GO复合材料,并通过XRD、TEM等表征手段观察了复合材料的晶相和结构,探讨光催化降解亚甲基蓝性能。结果表明:较之TiO_2,复合材料均具有更大的表面积、更好的亲水性和更强的光催化性能;反应浓度均为2 g·L~(-1)的复合材料,光催化降解10 ppm亚甲基蓝,氧化石墨烯负载量为1.5 wt%的TiO_2/GO复合材料,1 h光催化降解率可达86%,效果最佳。TiO_2/GO复合材料吸附容量大,稳定性良好,能够高效光催化降解偶氮型染料,有望在进一步改良性能后广泛应用于降解工业废水领域。     

氧化石墨烯的制备及低温还原研究

用化学氧化法制备氧化石墨烯,并用一种新型的低温化学还原方法将其还原。用红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、原子力显微镜等多种手段表征氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的结构与形貌。结果表明,即使在低温条件下,壳聚糖依然可以还原氧化石墨烯,从而预示,在低温条件下,能够在同一环境下实现氧化石墨烯的还原和石墨烯的应用。     

氧化石墨烯水热还原前后的发光光谱

分别采用改进Hummers方法和水热还原法制备了氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(RGO)。 GO和RGO经透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、红外光谱(IR)、荧光发射和激发光谱(PL、PLE)等技术手段进行了表征。 荧光发射光谱显示,氧化石墨烯(GO)在可见光的激发下可以得到波长在600~800 nm范围内的宽谱近红外荧光。 通过比较氧化石墨烯水热还原前后的光谱变化,发现氧化石墨烯近红外荧光起源于氧化石墨烯的表面含氧基团,如C=O、COOH。 近红外荧光穿透性好、对生物组织损坏小,非常适合于生物成像,预示着氧化石墨烯在生物成像方面的应用潜力。     

石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性

石墨烯和氧化石墨烯由于特殊的电子、光学、力学性能已成为当今科学研究的热点.重点综述了近年来石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性研究进展.首先介绍了石墨烯、氧化石墨烯的基本结构与性质.然后将表面功能化分为非共价键结合改性、共价键结合改性和元素掺杂改性.非共价键结合的功能化改性分为四类：π-π键相互作用、氢键作用、离子键作用以及静电作用.共价键结合的功能化改性分为四类：碳骨架功能化、羟基功能化、羧基功能化和环氧基功能化.元素掺杂改性分为N、B、P等不同元素的掺杂功能化.总结了石墨烯、氧化石墨烯基体与改性分子的相互作用和反应类型,以及改性产物的性能与应用.最后对石墨烯和氧化石墨烯在表面功能化改性方面的发展前景作了展望和预测.     

氧化石墨烯接枝碳纤维新型增强体的制备与表征

利用“Grafting-to”化学修饰法制备氧化石墨烯接枝国产碳纤维新型增强体。利用红外光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜对样品的官能团和表面形貌进行表征;利用接触角测量、单丝拉伸方法研究了接枝前后纤维单丝的润湿性能及拉伸强度,并通过微脱粘法分析了其复合材料的界面剪切强度。结果表明：氧化石墨烯的接枝修饰使国产碳纤维表面粗糙度提高了166%,表面能提高了46.3%,拉伸强度提高了7.8%,复合材料的界面剪切强度提高了111.7%。     

氧化石墨烯薄膜的光电化学性质

用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO), 在质子化的氧化铟-氧化硒导电玻璃基片上制备了静电自组装薄膜, 通过紫外-可见光谱和扫描电镜对薄膜进行了表征并研究了薄膜的光电化学性质. 结果表明, GO薄膜是一种稳定的光电阴极材料, 在光强为100 mW/cm²的白光照射下, 偏压为－0.4 V时, 0.1 mol•L^－1的Na₂SO₄溶液中薄膜电极的光电流密度达3.72 μA/cm².     

The Influence of Lateral Size and Oxidation of Graphene Oxide on Its Chemical Reduction and Electrical Conductivity of Reduced Graphene Oxide

The chemical reduction efficiencies of graphene oxide (GO) are critically important in achieving graphene-like properties in reduced graphene oxide (rGO). In this study, we assessed GO lateral size and its degree of oxidation effect on its chemical reduction efficiency in both suspension and film and the electrical conductivity of the corresponding rGO films. We show that while GO-reduction efficiency increases with the GO size of lower oxidation in suspension, the trend is opposite for film. FESEM, XRD, and Raman analyses reveal that the GO reduction efficiency in film is affected not only by GO size and degree of oxidation but also by its interlayer spacing (restacking) and the efficiency is tunable based on the use of mixed GO. Moreover, we show that the electrical conductivity of rGO films depends linearly on the C/O and Raman I_D/I_G ratio of rGO and not the lateral size of GO. In this study, an optimal chemical reduction was achieved using premixed large and small GO (L/SGO) at a ratio of 3:1 (w/w). Consequently, the highest electrical conductivity of 85,283 S/m was achieved out of all rGO films reported so far. We hope that our findings may help to pave the way for a simple and scalable method to fabricate tunable, electrically conductive rGO films for electronic applications.     

Adsorption and Kinetics Studies of Cr (VI) by Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide-Zinc Oxide Nanocomposite

In this work, graphene oxide (GO) and its reduced graphene oxide-zinc oxide nanocomposite (rGO-ZnO) was used for the removal of Cr (VI) from aqueous medium. By employing a variety of characterization techniques, morphological and structural properties of the adsorbents were determined. The adsorption study was done by varying concentration, temperature, pH, time, and amount of adsorbent. The results obtained confirmed that rGO-ZnO is a more economical and promising adsorbent for removing Cr (VI) as compared to GO. Kinetic study was also performed, which suggested that sorption of Cr (VI) follows the pseudo-first-order model. For equilibrium study, non-linear Langmuir was found a better fitted model than its linearized form. The maximum adsorption capacity calculated for GO and rGO-ZnO nanocomposite were 19.49 mg/g and 25.45 mg/g, respectively. Endothermic and spontaneous nature of adsorption was detected with positive values of ΔS (change in entropy), which reflects the structural changes happening at the liquid/solid interface.     

喜树碱/氧化石墨烯/类水滑石纳米杂化物的制备及表征

采用共组装法成功制备了电中性疏水抗癌药物喜树碱（CPT）/氧化石墨烯（GO）/Mg-Al类水滑石（HTlc）纳米杂化物. 先将CPT负载于荷负电的GO纳米片表面上制备成CPT/GO复合物,再与荷正电的HTlc纳米片（HNS）共组装,形成CPT/GO/HTlc纳米杂化物,其中GO纳米片和HNS相间叠加,CPT负载于层间. 采用X-射线衍射、透射电子显微镜、原子力显微镜、扫描电子显微镜-能量色谱仪、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见分光光度计和热重/差示扫描量热分析等技术对纳米杂化物进行了表征. 37 ℃下分别在pH 7.4和4.0的磷酸缓冲液中,考察了CPT/GO/HTlc纳米杂化物的药物释放行为. 结果表明,CPT/GO/HTlc纳米杂化物的药物释放过程符合准二级动力学方程,且具pH响应性,在酸性（pH 4.0）介质中的释放速率和释放率明显高于中性（pH 7.4）介质. 共组装法是构筑药物/ GO/HTlc纳米杂化物的简便方法,该纳米杂化物在药物输送领域具有良好的应用前景.