氧化石墨烯、还原氧化石墨烯以及石墨烯量子点的制备与应用

氧化石墨烯是石墨烯的氧化形态，其中含有大量的含氧官能团，包括环氧基团、羟基和羧基。这些含氧官能团中，大部分是位于表面的羟基和环氧基，还有少量的羧基、羰基、苯酚、内酯分布在片层的边缘。羟基和环氧基团可以与其他基团形成氢键，羧基在溶液中具有负的表面电荷和稳定性。因此，氧化石墨烯在水和其他极性溶液中分散良好。此外，由于未改性石墨烯的表面有疏水的离域大π键，因而氧化石墨烯具有两亲性，可以作为表面活性剂。更重要的是，氧化石墨烯的这些活性含氧官能团可以被进一步地化学功能化，使得氧化石墨烯成为装载生物分子的理想平台，这也是其被大量应用于生物医用领域的关键因素。尽管活性含氧官能团增加了石墨烯在溶液中的稳定性及其化学反应性，但是一定程度上也改变了石墨烯的力学、电学和热学性质。

还原氧化石墨烯是通过去除氧化石墨烯的含氧官能团得到的。采用热处理、紫外处理，或使用肼、抗坏血酸等还原剂进行化学处理，均可以恢复氧化石墨烯的共轭结构形成还原氧化石墨烯。尽管与氧化石墨烯相比，还原氧化石墨烯含氧量低、表面电荷少、表面亲水性官能团少，但它可以通过非共价作用（包括π-π堆积和范德瓦耳斯相互作用）物理吸附聚合物和小分子。各种研究表明，还原氧化石墨烯具有优异的生物相容性，适用于细胞培养、生物传感、组织工程等生物医学领域。(www.xing528.com)

石墨烯量子点和纳米还原氧化石墨烯（Nano-rGO）指的是横向尺寸小于30nm的单层或少层（小于10层）石墨烯和还原氧化石墨烯。由于强量子约束效应和边界效应，石墨烯量子点显示出强烈的光致发光特性，其荧光特性可通过控制其尺寸、形状、缺陷和功能化来进一步调整。与此同时，石墨烯量子点显示出良好的生物相容性，被广泛应用于生物传感、细胞成像、药物递送和光动力治疗。