北京改性氧化石墨

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目前医学界面临的一个棘手的难题是对大面积骨组织缺损的修复。其中,干细胞可能是一种很有前途的解决方案,但是在干细胞的移植过程中,需要可促进和增强细胞成活、附着、迁移和分化并有着良好生物相容性的支架材料。研究已表明氧化石墨烯(GO)具有良好的生物相容性及较低的细胞毒性,可促进成纤维细胞、成骨细胞和间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC)的增殖和分化[82],同时GO还可以促进多种干细胞的附着和生长,增强其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨组织再生领域及相关领域研究人员的关注,成为组织工程研究中一种很有潜力的支架材料。GO不仅可以单独作为干细胞的载体材料,还可以加入到现有的支架材料中,GO不仅可以加强支架材料的生物活性,同时还可以改善支架材料的空隙结构和机械性能,包括抗压强度和抗曲强度。GO表面积及粗糙度较大,适合MSC的附着和增殖,从而可促进间充质干细胞的成骨分化,而这种作用程度与支架中加入GO的比例成正比。在用氧化还原法将石墨剥离为石墨烯的工业化生产过程中,得到的石墨烯微片富含多种含氧官能团。北京改性氧化石墨

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石墨烯可与多种传统半导体材料形成异质结,如硅[64][65][66],锗[67],氧化锌[68],硫化镉[69]、二硫化钼[70]等。其中,石墨烯/硅异质结器件是目前研究**为、光电转换效率比较高(AM1.5)的一类光电器件。基于硅-石墨烯异质结光电探测器(SGPD),获得了极高的光伏响应[71]。相比于光电流响应,它不会因产生焦耳热而产生损耗。基于化学气象沉积法(CVD)生长的石墨烯光电探测器有很多其独特的优点。首先有极高的光伏响应,其次有极小的等效噪声功率可以探测极微弱的信号,常见的硅-石墨烯异质结光电探测器结构如图9.8所示。北京改性氧化石墨石墨烯在可见光范围内的光吸收系数近乎常数。

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氧化石墨烯(GO)与石墨烯的另一个区别是在吸收紫外/可见光后会发出荧光。通常可以在可见光波段观测到两个峰值,一个在蓝光段(400-500nm),另一个在红光段(600-700nm)。关于氧化石墨烯发射荧光的机理,学界仍有争论。此外,氧化石墨烯的荧光发射会随着还原的进行逐渐变化,在轻度化学还原过程中观察到GO光致发光光谱发生红移, 这一发现与其他人观察到的发生蓝移的现象相矛盾。这从另一个方面说明了氧化石墨烯结构的复杂性和性质的多样性。

利用化学交联和物理手段调控氧化石墨烯基膜片上的褶皱和片层间的距离是制备石墨烯基纳滤膜的主要手段。由于氧化石墨烯片层间隙距离小,Jin等24利用真空过滤法在石墨烯片层间加入单壁碳纳米管(SWCNT),氧化石墨烯片层间的距离明显增加,水通量可达到6600-7200L/(m2.h.MPa),大约是传统纳滤膜水通量的100倍,对于染料的截留率达到97.4%-98.7%。Joshi等25研究了真空抽滤GO分散液制备微米级厚度层状GO薄膜的渗透作用。通过一系列实验表明,GO膜在干燥状态下是真空压实的,但作为分子筛浸入水中后,能够阻挡所有水合半径大于0.45 nm的离子,半径小于0.45 nm的离子渗透速率比自由扩散高出数千倍,且这种行为是由纳米毛细管网络引起的。异常快速渗透归因于毛细管样高压作用于石墨烯毛细管内部的离子。GO薄膜的这一特性在膜分离领域具有非常重要的应用价值。GO表面的各种官能团使其可与生物分子直接相互作用,易于化学修饰。

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在氧化石墨烯的纳米孔道中,分布着氧化区域和纳米sp2杂化碳区域,水分子在通过氧化区域时能够与含氧官能团形成氢键,从而增加了水流动阻力,而在杂化碳区域水流阻力很小。芳香碳网中形成的大多数通路被含氧官能团有效阻挡,从而分离海水中Na+和Cl-等小分子物质12, 13。相比于其他纳米材料,GO为快速水输送提供了较多优越性能,如光滑无摩擦的表面,超薄的厚度和超高的机械强度,所有这些特性都提高了水的渗透性。前超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等膜技术,已经成功地应用到水处理的各个领域,引起越来越多的企业家和科学家的关注8-11。GO薄膜在海水淡化领域的应用主要是去除海水中的盐离子,探究GO薄膜的离子传质行为具有更为重要的实用意义。石墨烯以优异的声、光、热、电、力等性质成为各新型材料领域追求的目标。鹤岗氧化石墨

氧化石墨是一种碳、氧数量之比介于2.1到2.9之间黄色固体,并仍然保留石墨的层状结构,但结构更复杂。北京改性氧化石墨

氧化石墨烯(GO)的比表面积很大,而厚度只有几纳米,具有两亲性,表面的各种官能团使其可与生物分子直接相互作用,易于化学修饰,同时具有良好的生物相容性,超薄的GO纳米片很容易组装成纸片或直接在基材上进行加工。另外,GO具有独特的电子结构性能,可以通过荧光能量共振转移和非辐射偶极-偶极相互作用能有效猝灭荧光体(染料分子、量子点及上转换纳米材料)的荧光。这些特点都使GO成为制作传感器极好的基本材料[74-76]。Arben的研究中发现,将CdSe/ZnS量子点作为荧光供体,石墨、碳纤维、碳纳米管和GO作为荧光受体,以上几种碳材料对CdSe/ZnS量子点的荧光淬灭效率分别为66±17%、74±7%、71±1%和97±1%,因此与其他碳材料相比,GO具有更好的荧光猝灭效果[77]。北京改性氧化石墨

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