目前醫(yī)學(xué)界面臨的一個(gè)棘手的難題是對(duì)大面積骨組織缺損的修復(fù)。其中，干細(xì)胞可能是一種很有前途的解決方案，但是在干細(xì)胞的移植過(guò)程中，需要可促進(jìn)和增強(qiáng)細(xì)胞成活、附著、遷移和分化并有著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較低的細(xì)胞毒性，可促進(jìn)成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSC）的增殖和分化[82]，同時(shí)GO還可以促進(jìn)多種干細(xì)胞的附著和生長(zhǎng)，增強(qiáng)其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域研究人員的關(guān)注，成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨(dú)作為干細(xì)胞的載體材料，還可以加入到現(xiàn)有的支架材料中，GO不僅可以加強(qiáng)支架材料的生物活性，同時(shí)還可以改善支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，包括抗壓強(qiáng)度和抗曲強(qiáng)度。GO表面積及粗糙度較大，適合MSC的附著和增殖，從而可促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化，而這種作用程度與支架中加入GO的比例成正比。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)。北京改性氧化石墨

石墨烯可與多種傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料形成異質(zhì)結(jié)，如硅[64][65][66]，鍺[67]，氧化鋅[68]，硫化鎘[69]、二硫化鉬[70]等。其中，石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)器件是目前研究**為、光電轉(zhuǎn)換效率比較高（AM1.5）的一類(lèi)光電器件。基于硅-石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器（SGPD），獲得了極高的光伏響應(yīng)[71]。相比于光電流響應(yīng)，它不會(huì)因產(chǎn)生焦耳熱而產(chǎn)生損耗。基于化學(xué)氣象沉積法（CVD）生長(zhǎng)的石墨烯光電探測(cè)器有很多其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先有極高的光伏響應(yīng)，其次有極小的等效噪聲功率可以探測(cè)極微弱的信號(hào)，常見(jiàn)的硅-石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)如圖9.8所示。北京改性氧化石墨石墨烯在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光吸收系數(shù)近乎常數(shù)。

氧化石墨烯（GO）與石墨烯的另一個(gè)區(qū)別是在吸收紫外/可見(jiàn)光后會(huì)發(fā)出熒光。通常可以在可見(jiàn)光波段觀測(cè)到兩個(gè)峰值，一個(gè)在藍(lán)光段（400-500nm），另一個(gè)在紅光段（600-700nm）。關(guān)于氧化石墨烯發(fā)射熒光的機(jī)理，學(xué)界仍有爭(zhēng)論。此外，氧化石墨烯的熒光發(fā)射會(huì)隨著還原的進(jìn)行逐漸變化，在輕度化學(xué)還原過(guò)程中觀察到GO光致發(fā)光光譜發(fā)生紅移， 這一發(fā)現(xiàn)與其他人觀察到的發(fā)生藍(lán)移的現(xiàn)象相矛盾。這從另一個(gè)方面說(shuō)明了氧化石墨烯結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和性質(zhì)的多樣性。

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0.45 nm的離子，半徑小于0.45 nm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。GO表面的各種官能團(tuán)使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾。

在氧化石墨烯的納米孔道中，分布著氧化區(qū)域和納米sp2雜化碳區(qū)域，水分子在通過(guò)氧化區(qū)域時(shí)能夠與含氧官能團(tuán)形成氫鍵，從而增加了水流動(dòng)阻力，而在雜化碳區(qū)域水流阻力很小。芳香碳網(wǎng)中形成的大多數(shù)通路被含氧官能團(tuán)有效阻擋，從而分離海水中Na+和Cl-等小分子物質(zhì)12, 13。相比于其他納米材料，GO為快速水輸送提供了較多優(yōu)越性能，如光滑無(wú)摩擦的表面，超薄的厚度和超高的機(jī)械強(qiáng)度，所有這些特性都提高了水的滲透性。前超濾膜、納濾膜、反滲透膜等膜技術(shù)，已經(jīng)成功地應(yīng)用到水處理的各個(gè)領(lǐng)域，引起越來(lái)越多的企業(yè)家和科學(xué)家的關(guān)注8-11。GO薄膜在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用主要是去除海水中的鹽離子，探究GO薄膜的離子傳質(zhì)行為具有更為重要的實(shí)用意義。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)。鶴崗氧化石墨

氧化石墨是一種碳、氧數(shù)量之比介于2.1到2.9之間黃色固體，并仍然保留石墨的層狀結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。北京改性氧化石墨

氧化石墨烯（GO）的比表面積很大，而厚度只有幾納米，具有兩親性，表面的各種官能團(tuán)使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾，同時(shí)具有良好的生物相容性，超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進(jìn)行加工。另外，GO具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)性能，可以通過(guò)熒光能量共振轉(zhuǎn)移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體（染料分子、量子點(diǎn)及上轉(zhuǎn)換納米材料）的熒光。這些特點(diǎn)都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發(fā)現(xiàn)，將CdSe/ZnS量子點(diǎn)作為熒光供體，石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體，以上幾種碳材料對(duì)CdSe/ZnS量子點(diǎn)的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、71±1%和97±1%，因此與其他碳材料相比，GO具有更好的熒光猝滅效果[77]。北京改性氧化石墨

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