石墨烯材料表面官能團的種類和數量對其物化性能具有顯著的影響，不同官能團的存在使其表面帶有不同的電荷，因此石墨烯材料表面電位與其物化性能存在潛在的關系。由于石墨烯材料主體成分是碳，表面官能團只占很少的組成，但結構和組成卻很復雜，所以表面官能團的測定一般需要綜合多種表征手段，操作繁瑣，難度較大。表面電位的測定相對于表面官能團的表征比較簡單，采用電位作為石墨烯材料性能表征的指標，能夠顯著降低其性質預測的難度，所以使用表面電位對石墨烯類材料性能進行預測的研究具有實際意義。
近日，中科院過程工程研究所研究員曹宏斌團隊等以氧化石墨烯(GO)為基本材料，利用水合肼對其進行不同程度的還原，系統研究了還原過程中，GO表面含氧官能團種類與數量和表面電性(zeta-potential)的演變規律，從而推斷表面含氧基團對表面電性的影響機制，進一步發現化學還原氧化石墨烯(rGO)表面電位對其形貌和性能具有顯著影響：rGO表面電位降低會使其表面褶皺增多甚至出現折疊現象;表面負電位對重金屬離子(Cu2+)在GO基電極表面的吸附與還原具有明顯的催化作用，這對水中重金屬污染物的吸附處理和電化學檢測提供了重要的理論依據，有助于快速研發與制作高選擇性電極，具有良好的應用前景。
相關研究成果近期發表在國際期刊Carbon上。(Ming-jie Li, Chen-ming Liu, Yong-bing Xie, Hong-bin Cao, He Zhao and Yi Zhang. The evolution of surface charge on graphene oxide during the reduction and its application in electroanalysis. Carbon, 2014 (66):302-311.)
(1)不同pH條件下，GO的Zeta電位隨還原時間關系圖;(2)不同還原程度GO的紅外圖譜;(3)帶有不同表面電位的rGO的TEM圖像;(4)以帶有不同表面電位的rGO作為電極材料的電化學傳感器對Cu2+的陽極溶出圖譜(Cu2+濃度為1ppm);(5)以帶有不同表面電位的rGO作為電極材料的電化學傳感器檢測Cu2+的標準曲線。
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