氧化石墨烯（GO）是一種兩親性材料，在生理?xiàng)l件中一般帶有負(fù)電荷，通過(guò)對(duì)GO的修飾可以改變電荷的大小，甚至使其帶上正電荷，如利用聚合物或樹(shù)枝狀大分子等聚陽(yáng)離子試劑。在細(xì)胞中，GO可能會(huì)與疏水性的、帶正電荷或帶負(fù)電荷的物質(zhì)進(jìn)行相互作用，如細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)和核酸等，因此會(huì)誘導(dǎo)GO產(chǎn)生毒性。因此在本節(jié)中，我們主要探討GO在細(xì)胞（即體外）和體內(nèi)試驗(yàn)中產(chǎn)生已知的毒性效應(yīng)，以及產(chǎn)生毒性的可能原因。石墨烯材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要由三個(gè)參數(shù)決定：(a)層數(shù)、(b)橫向尺寸和(c)化學(xué)組成即碳氧比例）。石墨烯微片的缺陷有時(shí)使其無(wú)法滿(mǎn)足某些復(fù)合材料在抗靜電或?qū)щ?、隔熱或?qū)岬确矫娴奶厥庖蟆Ｑ趸夹g(shù)

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。制造氧化石墨生產(chǎn)企業(yè)關(guān)于GO與水泥基復(fù)合材料的作用機(jī)制，研究者也有不同的觀點(diǎn)，目前仍沒(méi)有定論。

由于GO表面具有較高的親和力，蛋白質(zhì)可以吸附在GO表面，因此在生物液體中可以通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)GO與細(xì)胞膜的相互作用。如，血液中存在著大量的血清蛋白，可能會(huì)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(shù)就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對(duì)細(xì)胞膜的滲透性，抑制了GO對(duì)細(xì)胞膜的破壞，同時(shí)降低了GO的細(xì)胞毒性?；诜肿觿?dòng)力學(xué)研究分析，他們推斷可能是由于GO-蛋白質(zhì)之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用。與此同時(shí)，GO對(duì)人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發(fā)現(xiàn)，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。

GO在生理學(xué)環(huán)境下容易發(fā)生聚**影響其負(fù)載藥物的能力，因此需要對(duì)GO進(jìn)行功能化修飾來(lái)解決其容易團(tuán)聚的問(wèn)題。目前功能化修飾主要有以下幾種：（1）共價(jià)鍵修飾，由于GO表面豐富的含氧官能團(tuán)（羥基、羧基、環(huán)氧基），可與多種親水性大分子通過(guò)酯鍵、酰胺鍵等共價(jià)鍵連接完成功能化，改善其穩(wěn)定性、生物相容性等。常見(jiàn)的大分子有聚乙二醇(PEG)、聚賴(lài)氨酸、聚丙烯(PAA)和聚醚酰亞胺(PEI)等；（2）非共價(jià)鍵修飾[22-24]，GO片層內(nèi)碳原子共同形成一個(gè)大的π鍵，能夠通過(guò)非共價(jià)π-π作用與芳香類(lèi)化合物相互結(jié)合，不同種類(lèi)的生物分子也可以通過(guò)氫鍵作用、范德華力和疏水作用等非共價(jià)作用力與GO結(jié)構(gòu)中的SP2雜化部分結(jié)合完成功能化修飾。在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團(tuán)。

GO膜在水處理中的分離機(jī)理尚存在諸多爭(zhēng)議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為通過(guò)尺寸篩分以及帶電的目標(biāo)分離物與納米孔之間的靜電排斥機(jī)理實(shí)現(xiàn)分離，如圖8.3所示。氧化石墨烯膜的分離通道主要由兩部分構(gòu)成：1）氧化石墨烯分離膜中不規(guī)則褶皺結(jié)構(gòu)形成的半圓柱孔道；2）氧化石墨烯分離膜片層之間的空隙。除此之外，由氧化石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷引起的納米孔道對(duì)于水分子的傳輸提供了額外的通道19-22。Mi等23研究認(rèn)為干態(tài)下通過(guò)真空過(guò)濾制備的氧化石墨烯片層間隙的距離約為0.3nm。靜電作用的強(qiáng)弱與氧化石墨烯表面官能團(tuán)產(chǎn)生的負(fù)電荷相關(guān)。氧化石墨技術(shù)

石墨烯以?xún)?yōu)異的聲、光、熱、電、力等性質(zhì)成為各新型材料領(lǐng)域追求的目標(biāo)。氧化石墨技術(shù)

RGO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)。氧化石墨烯的還原程度對(duì)探測(cè)性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測(cè)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(kāi)始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類(lèi)似結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器。對(duì)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(xiàn)陣列上，而后通過(guò)熱處理對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行熱還原，制得了硅納米線(xiàn)陣列(SiNW)-RGO異質(zhì)結(jié)的室溫超寬譜光探測(cè)器。該探測(cè)器在室溫下，***實(shí)現(xiàn)了從可見(jiàn)光(532nm)到太赫茲波(2.52THz，118.8mm)的超寬譜光探測(cè)。在所有波段中，探測(cè)器對(duì)10.6mm的長(zhǎng)波紅外具有比較高的光響應(yīng)率可達(dá)9mA/W。氧化石墨技術(shù)