環(huán)境介質(zhì)對氧化石墨烯聚集和沉積行為的影響研究獲進展
在國家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金、中科院重大項目和“973”重大研究項目等多項課題的資助下，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所低溫等離子體應(yīng)用研究室研究員王祥科帶領(lǐng)的環(huán)境化學(xué)研究團隊在考察環(huán)境介質(zhì)對氧化石墨烯聚集和沉積行為影響的研究中取得新進展，相關(guān)成果發(fā)表在環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域國際雜志《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》上(Environmental Science & Technology)。
石墨烯由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性能在眾多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，這使得作為制備石墨烯重要原料的氧化石墨烯需求量大增。隨著大量氧化石墨烯的生產(chǎn)和使用，在生產(chǎn)、運輸、使用和處置的過程中具有生物毒性的氧化石墨烯不可避免會進入環(huán)境中，從而威脅人類的健康和生態(tài)系統(tǒng)的安全。一旦氧化石墨烯進入環(huán)境中，氧化石墨烯與環(huán)境介質(zhì)的相互作用將影響氧化石墨烯在環(huán)境中的遷移，進而影響其生物可利用性。因此全面考察環(huán)境介質(zhì)對氧化石墨烯聚集和沉積行為的影響對于評估它對環(huán)境的影響和風(fēng)險具有重要意義。
基于上述考慮，在導(dǎo)師王祥科研究員的指導(dǎo)下，任雪梅博士選取氧化鋁為模型，較系統(tǒng)地考察了不同溶液條件(包括不同pH值，溶液中常見的陰陽離子，水溶性有機物)下以及不同水體(包括天然水體和合成水體)中鋁氧化物對氧化石墨烯聚集和沉積行為的影響。發(fā)現(xiàn)氧化鋁對氧化石墨烯聚集和沉積行為的影響依賴于溶液的pH值和溶液中電解質(zhì)的類型和濃度：在酸性pH值下，氧化石墨烯的聚集和沉積行為主要受pH值和氧化鋁中溶出的Al3+的影響;在堿性pH值下，氧化鋁中溶出的Al(OH)4-能與氧化石墨烯形成路易斯酸堿作用，從而影響其聚集和沉積行為;而在中性溶液中，氧化鋁主要通過與氧化石墨烯形成試劑絡(luò)合和靜電作用影響其聚集和沉積行為。還發(fā)現(xiàn)水體中的MgCl2和CaCl2可以通過電荷屏蔽和中和作用降低氧化石墨烯在水體中的穩(wěn)定性，而NaH2PO4和水溶性有機物可以通過靜電排斥和空間位阻作用提高氧化石墨烯在水體中的穩(wěn)定性。天然水體中含有豐富的電解質(zhì)和水溶性有機物，兩者都會影響氧化石墨烯在環(huán)境中的遷移行為，后者的濃度較低不足以穩(wěn)定水體中氧化石墨烯，故氧化石墨烯在天然環(huán)境(含鋁氧化物的水陸過渡區(qū))中更容易沉積，遷移性很差。該部分的結(jié)果為評估氧化石墨烯在含鋁氧化物的水陸過渡區(qū)的遷移提供了重要信息。
