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?氧化石墨烯基復合膜材料的制備方法、應用開(kāi)發(fā)及前景
來(lái)源:石油化工高等學(xué)校學(xué)報 瀏覽 803 次 發(fā)布時(shí)間:2024-06-18
氧化石墨烯因其特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)成為近年來(lái)研究的熱門(mén)材料,有關(guān)氧化石墨烯基復合薄膜材料的制備、功能化及應用成為當下的前沿和熱門(mén)課題。
Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)可制備具有可控堆疊和厚度的高質(zhì)量薄膜,已被用于生產(chǎn)在分子水平上組織的材料。靜電紡絲技術(shù)被認為是一種可連續不斷地制造聚合物微纖維/納米纖維的簡(jiǎn)單而通用的技術(shù),層層組裝法、溶液涂覆法等也是制備薄膜的常用技術(shù)。本文主要綜述了較為熱門(mén)的GO基復合LB膜、GO基靜電紡絲膜以及通過(guò)其他途徑制備的GO基復合膜材料的制備方法和應用開(kāi)發(fā),并對其應用前景和面臨的挑戰進(jìn)行了總結與展望。
主要研究?jì)热菁敖Y論
石墨烯作為一種新型二維超薄碳材料,易于吸附分子,是天然的襯底。當某些分子吸附在石墨烯表面時(shí),分子的拉曼信號會(huì )得到明顯的增強,這種拉曼增強效應被稱(chēng)為石墨烯增強拉曼散射效應(GERS)。X.LING等為了進(jìn)一步證實(shí)GERS中的化學(xué)增強機制,使用LB技術(shù)構建了原卟啉Ⅸ(PPP)的單層或多層有序聚集體以及與石墨烯接觸的PPP的可控分子構型(見(jiàn)圖1)。
圖1樣品制備過(guò)程示意圖
D.D.KULKARNI等為了最大限度地減少GO片的折疊和起皺,提出可用LB技術(shù)代替常規吸附和自旋鑄造(見(jiàn)圖2)。當使用LB技術(shù)沉積時(shí),GO片因其柔性而產(chǎn)生的折疊和褶皺基本上可以最小化。由單層大橫向尺寸的平面GO片組成的納米級多層納米膜,具有出色的機械堅固性,易于操作和轉移到合適的襯底上,從而進(jìn)一步與微機電設備集成。
圖2獨立GO‐LbL膜的制作和組裝示意圖
此外,將經(jīng)典兩親分子的Langmuir單層與酶結合是保持生物大分子催化性能的一種方式。F.A.SCHLL等研究了磷脂LB膜固定化青霉素酶(PEN),將GO加入青霉素酶‐脂質(zhì)Langmuir單層膜中,并作為L(cháng)B膜轉移到固體載體上,評估了酶的催化性能(見(jiàn)圖3)。結果表明,GO作為由2,2‐二羥甲基丙酸(DMPA)和PEN組成的LB膜的添加劑,被固定在LB膜的PEN中;GO存在于酶脂LB膜中,不僅可以調節青霉素酶的催化活性,而且有助于數周后仍保持其酶活性。研究結果加強了混合納米結構薄膜的重要性,證明了使用由脂質(zhì)、GO和酶組成的LB膜應用于光學(xué)生物傳感器的可行性,對應用傳感器的生物電子設備研究具有重要意義。
圖3磷脂LB膜固定化青霉素酶原理圖
結論和展望
目前,GO薄膜的制備已趨向成熟,GO基復合膜相關(guān)的制備技術(shù)與應用也取得了很大的進(jìn)展。然而,目前的組裝方法存在一定的局限性,如GO篩選合適的官能團制備高效的GO基復合薄膜的方法,有機小分子在組裝過(guò)程中破壞石墨烯結構而影響應用范圍,此類(lèi)問(wèn)題有待進(jìn)一步探究。這些問(wèn)題使GO基復合膜的多功能化遇到了挑戰,因此尋找并開(kāi)發(fā)更優(yōu)異、更高效的組裝方法十分必要??傮w而言,GO的特殊結構和性質(zhì)使其具有重大的科學(xué)研究?jì)r(jià)值和廣闊的應用前景。
通信作者簡(jiǎn)介