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o(wú)污染氧化石墨性能

在GO還原成RGO的過(guò)程中，材料的導(dǎo)電性、禁帶特性和折射率都會(huì)發(fā)生連續(xù)變化，形成獨(dú)特而優(yōu)異的可調(diào)諧型新材料。2014年，澳大利亞微光子學(xué)中心賈寶華教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組***發(fā)現(xiàn)在用激光直寫氧化石墨烯薄膜形成微納米結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，材料的非線性可以實(shí)現(xiàn)激光功率可控的動(dòng)態(tài)調(diào)諧。與傳統(tǒng)的非線性材料相比，氧化石墨烯的三階非線性高出了整整1000倍，隨著氧化石墨烯中的氧成分逐漸減少，而非線性也呈現(xiàn)出被動(dòng)態(tài)調(diào)諧的豐富變化。不但材料的非線性系數(shù)的大小產(chǎn)生改變，其非線性吸收和折射率也發(fā)生變化，并且，這種豐富的非線性特性完全可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)操控。附近氧化石墨研發(fā)氧化石墨可以用于提高環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯、聚酰胺等聚合物的導(dǎo)熱性能。

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。

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。基于分子動(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。氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團(tuán)含有孤對(duì)電子。

利用化學(xué)交聯(lián)和物理手段調(diào)控氧化石墨烯基膜片上的褶皺和片層間的距離是制備石墨烯基納濾膜的主要手段。由于氧化石墨烯片層間隙距離小，Jin等24利用真空過(guò)濾法在石墨烯片層間加入單壁碳納米管（SWCNT），氧化石墨烯片層間的距離明顯增加，水通量可達(dá)到6600-7200L/（m2.h.MPa），大約是傳統(tǒng)納濾膜水通量的100倍，對(duì)于染料的截留率達(dá)到97.4%-98.7%。Joshi等25研究了真空抽濾GO分散液制備微米級(jí)厚度層狀GO薄膜的滲透作用。通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)表明，GO膜在干燥狀態(tài)下是真空壓實(shí)的，但作為分子篩浸入水中后，能夠阻擋所有水合半徑大于0.45nm的離子，半徑小于0.45nm的離子滲透速率比自由擴(kuò)散高出數(shù)千倍，且這種行為是由納米毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)引起的。異常快速滲透歸因于毛細(xì)管樣高壓作用于石墨烯毛細(xì)管內(nèi)部的離子。GO薄膜的這一特性在膜分離領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。氧化石墨的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于合成它的方法。附近氧化石墨研發(fā)

GO的生物毒性除了有濃度依賴性，還會(huì)因GO原料的不同而呈現(xiàn)出毒性數(shù)據(jù)的多樣性。無(wú)污染氧化石墨性能

氧化石墨烯（GO）在很寬的光譜范圍內(nèi)具有光致發(fā)光性質(zhì)，同時(shí)也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯（GO）具有特殊的光學(xué)性質(zhì)和多樣化的可修飾性，為石墨烯在光學(xué)、光電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個(gè)功能可調(diào)控的強(qiáng)大平臺(tái)[6]，其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用日趨***。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（RGO）應(yīng)用于光電傳感，主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時(shí)，利用的是其在光的吸收、轉(zhuǎn)換、發(fā)射等光學(xué)方面的特殊性質(zhì)，作為電子受體材料時(shí)，利用的是其優(yōu)異的載流子遷移率等電學(xué)性質(zhì)。本書前面的內(nèi)容中對(duì)氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（RGO）的電學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有了比較詳細(xì)的論述，本章在介紹其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用之前，首先對(duì)相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)部分進(jìn)行介紹。無(wú)污染氧化石墨性能