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氧化石墨烯是什么?氧化石墨烯的用途及氧化石墨烯对人体的危害

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氧化石墨烯是石墨粉经强酸氧化形成,它是单层的氧化石墨。氧化石墨烯广泛应用于传感器,太阳能电池,光电和生物医学领域。
一、氧化石墨烯是什么?
氧化石墨烯是石墨经强酸氧化而成的氧化物,它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉的氧化反应而得到棕褐色的边缘衍生物羧酸碱及平面上主要是酚醛环氧基团和羟基的石墨片,该石墨鳞片层可通过超声或强混合或高剪切剥离为氧化石墨烯,在水中形成稳定的浅黄色单分子层氧化石墨烯悬浮液。
氧化石墨烯结构如下图所示:
氧化石墨烯结构图
二、氧化石墨烯的用途
作为石墨烯的衍生物,氧化石墨烯被强酸氧化而制成,其含氧基团使氧化石墨烯具有化学稳定性,有利于石墨烯基复合材料的合成。氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料,具有广泛的应用前景。
1、光电领域
有机薄膜晶体管及其光响应特性器件,如使用氧化石墨烯可以增加绝缘层的类型和厚度,增强晶体管的特性。
2、太阳能电池
采用氧化石墨烯代替导电聚合物(PEDOT:PSS)作为聚合物太阳能电池的空穴传输层,可获得相当的光电转换效率(PCE)。当氧化石墨烯膜层厚度为2nm时,光电转换效率最高。
3、柔性传感器
由于其良好的亲水性、大的表面积和良好的分散性,石墨烯是一种很好的传感器材料,特别是在柔性传感器领域有着广泛的应用。
4、生物方面
氧化石墨烯及其衍生物的尺寸、表面电荷、层数、横向尺寸和表面化学等参数对生物系统有相应的影响,作为医用材料具有广泛的临床研究。
三、氧化石墨烯对人体的危害
距离石墨烯在实验室被发现到现在也就十年时间,对石墨烯的开发还处于初级阶段,应用石墨烯还存在确实材料安全数据和了解潜在危害。氧化石墨烯作为石墨烯的一种衍生物应用非常广泛,所以一定要科学的应用新事物。
最近的两项研究似乎对石墨烯来说不是什么好消息。首先,布朗大学的一个由生物学家、工程师和材料科学家组成的团队检测了这种材料对人类细胞的潜在毒性。他们发现,石墨烯纳米颗粒的锯齿状边缘非常锋利和强劲,可以轻易穿透人类皮肤和免疫细胞的膜,这表明石墨烯对人类和其他动物有潜在的危险。
该研究的作者之一的罗伯特·霍尔特(Robert Holt)说:“这些材料可以作为新生物医学技术的组成部分被无意地吸入或有意地注射和植入,所以我们需要了解它们如何与体内的细胞相互作用。”
另一项研究是由加利福尼亚大学的一个团队进行的。研究发现氧化石墨烯纳米颗粒进入地表或地下水资源,就会对环境产生影响。该团队研究了含有极少有机物的地下水资源,这些水硬度偏高,氧化石墨烯纳米粒子会变得不稳定并形成沉积物。
但在湖泊和河流等地表水中,有更多的有机物,水硬度更低,可以漂得更远,也可以潜入地下。因此,这种纳米颗粒的释放有可能对有机物、植物、鱼类、动物和人类造成伤害。受影响的地区将迅速蔓延。研究人员说:“这种情况与30年前发生的情况类似,当时化学物质和药品泛滥在我们周围。”我们还不知道这些经过工程处理的纳米材料一旦进入地下或水中会发生什么。所以我们需要积极的研究,我们需要数据来确认未来的技术是否可以使用这样的材料。”
氧化石墨烯进入血液
氧化石墨烯的特性使其易在水体中扩散、迁移转化,化学性质活泼易对水生生物和水环境造成不利影响,有研究指出氧化石墨烯对细菌非但没有毒性还促进细菌的增殖,对藻类也不产生毒性,对鱼类具备一定的生长抑制,可在生物体内富集,造成生物毒性,具体表现为生长抑制、代谢抑制、致畸或致死,毒性机制有物理损伤、氧化损伤、基因毒性、遮蔽效应等。深入研究氧化石墨烯对人体危害任重而道远。更多关于氧化石墨烯问题请关注电百科, 盗载必究。