[VIP第1年] 指数:3
氧化石墨烯（GO）是化学氧化法制备石墨烯的一种中间产物，具有SP2（C=O、C=C等）和SP3（C-C、C-O-C、C-OH等）杂化结构，表面带有大量的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团，这些含氧官能团丰富了其表面活性，赋予了GO更多有趣的理化和生物学特性。GO具有以下特性：（1）良好的亲水性，由于GO表面带有大量的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团，使片层间存在静电斥力，因此可以很好的分散在水中；（2）具有较大的比表面积（2630m2/g），赋予GO超高的载药能力；（3）独特的两亲性，由于同时含有疏水性的平面与亲水性的边缘，使其具有特殊的表面性质，疏水***物和染料可通过π-π堆积或疏水作用等对GO进行非共价修饰而负载，而含氧官能团等亲水性边缘可为功能化修饰提供活性位点；（4）固有的光学性质及光热转换能力，使GO不但能实现***细胞的生物成像，还能在***水平上实现光热***；（5）优异的机械性能，可以改善生物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，而且可以加强支架的生物活性。基于这些特性，GO已被广泛应用于生物医学和复合材料等研究领域，尤其在药物载体、生物成像、**的光热***及组织再造工程等方面表现出了巨大的应用潜力。氧化石墨烯分散液含有丰富的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团。常州导电石墨烯复合材料研发
石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料制备研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年，Geim等***用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如：碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。常州导电石墨烯复合材料研发导热型石墨烯，外观为黑色粉末。
对氧化石墨烯的化学还原早在1962年就有过文献报道，Boehm等人发现片层氧化石墨能在碱性，水合肼，硫化氢或二价铁离子的条件下还原成只含少量H和O的碳纳米片层[49]。2007年，Ruoff等人系统的研究了水合肼对氧化石墨烯的还原，他们先将氧化石墨在水中进行超声剥离得到稳定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，发现随着反应的进行，许多黑色固体颗粒从溶液体系中沉淀下来。说明随着含氧基团的离去，石墨烯片层间的π-π共轭作用增强致使石墨烯在水中发生了不可逆的团聚[89]。这种团聚现象可以通过对氧化石墨烯的表面修饰得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸钠（PSS）后再进行还原，由于PSS与石墨烯的非共价作用，抑制了石墨烯的团聚，得到了稳定的单层石墨烯溶液[90]。随后，各种表面活性剂[91]，共轭聚合物[92,93]，共轭小分子[94,95]等也被用来非共价修饰还原石墨烯。还原氧化石墨烯之前对之进行共价改性也能抑制石墨烯的团聚，如Ruoff等人先用异氰酸苯酯对氧化石墨烯改性，再用二甲肼还原，同样得到稳定的石墨烯溶液[96]。用聚合物对氧化石墨烯进行共价改性后再还原也是目前常用的制备可溶性石墨烯的方法。
氧化石墨烯与聚合物复合材料的制备可以追溯到上个世纪。在这些复合材料中，氧化石墨通常是在水溶液中超声剥离，尽管在当时单层的氧化石墨烯并没有被明确的指出，但是科学家发现这种超声剥离后的片层非常薄，厚度在1.8~2.8nm之间，说明得到的氧化石墨烯不超过3层[59,60]。直到2006年，Rouff等人证明了单层氧化石墨烯并制备了改性氧化石墨烯/聚苯乙烯复合材料之后[61]，利用氧化石墨烯制备复合材料的研究才真正开始受到***的重视。。氧化石墨烯易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。
由于表面富含活性含氧基团，能与一些含极性基团的聚合物产生较强的作用力，所以氧化石墨烯通常被作为一种纳米填料添加到聚合物当中以增强聚合物的物理性能。Liang等人报道了用氧化石墨烯增强聚乙烯醇的研究，他们发现氧化石墨烯添加量*为0.7wt%时，聚合物的力学性能就得到了***的提高，如杨氏模量提高了76%，而比较大拉伸强度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增强聚氨酯，发现当氧化石墨烯添加量为4.4wt%时，聚合物基体的杨氏模量和硬度分别增加了900%和327%[63]。Xu等人同样制备了氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料，不过他们用了一种新颖的抽滤成膜的方式，在得到的复合材料薄膜中，由于真空抽滤产生的向下的吸引力，使二维的氧化石墨烯片层以有序的状态排列于聚合物基体之中，得到―砖墙式‖结构的复合材料薄膜[64]。这种复合材料的性能变化与氧化石墨烯含量的变化成近似正比的关系，如图1-5所示。Putz等人同样用这种方法制备了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，这种材料的杨氏模量更是可高达接近40GPa，远远超过了一般聚合物/无机纳米复合材料所能达到的力学性能范围[65]。氧化石墨烯滤饼（SE2430W、SE243PW、SE243EW）。常州导电石墨烯复合材料生产企业
可用于注射和挤出成型制件，尤其适用于煤炭、矿井以及石油天然气运输等领域的管材制件。常州导电石墨烯复合材料研发
除作为添加剂增强聚合物性能外，氧化石墨烯也可单独作为一种功能材料使用。如氧化石墨烯可作为活性吸附剂吸附废气，Bandosz课题组报道了氧化石墨烯对氨气有效的吸附。氧化石墨烯也同样在生物领域表现出了重要的应用价值，它能作为一种新型的分子探针有效地检测生物分子。Yang等人研究了氧化石墨烯作为药物载体对阿霉素（DXR）的负载及可控释放，他们发现阿霉素通过π-π共轭作用吸附于氧化石墨烯上，并且通过调节体系的pH值可以对阿霉素的释放进行调控，证明了氧化石墨烯在药物控制释放领域的潜力。**近，Ruoff课题组开发了一种以氧化石墨烯为结构单元的新型类似于纸材料，他们通过将氧化石墨烯的水溶液在微孔滤膜上过滤，得到了这种氧化石墨烯纸。这种材料具有规整的互锁式排列结构，杨氏模量可高达40GPa，可有望广泛应用于电子元件，可控透气性膜等领域。常州导电石墨烯复合材料研发
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