《石墨烯在水體中的化學行為轉變及其微觀機理研究》是依託南開大學，由胡獻剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：石墨烯在水體中的化學行為轉變及其微觀機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡獻剛
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
作為最具研究意義和套用價值的納米材料之一，石墨烯在環境中的化學行為轉變能顯著影響其遷移、歸宿及毒性，對其生態環境風險評估及套用至關重要，然而當前石墨烯在水體中化學行為轉變的研究極為匱乏。基於此，項目首先在環境因子的動態作用下，採用高分辨透射電鏡、Gaussian軟體包及多孔介質微柱等手段，從自組裝行為、複合體生成、團聚/沉降及遷移動力學的角度，揭示石墨烯在水體中的化學行為轉變規律；進一步運用核磁共振、X射線電子能譜與分子模擬等技術，闡明伴隨石墨烯化學行為轉變的氧化/礦化產物、位點及其演變過程；最後結合密度泛函及擴展DLVO等理論從微觀結構演變、電子傳輸和能量轉化的角度，闡明石墨烯發生化學行為轉變的微觀機理。該研究將為正確認識石墨烯環境歸趨提供新思路，並為科學評價石墨烯的生態環境風險與合理利用提供理論及技術支撐。
結題摘要
石墨烯類納米材料（主要包括石墨烯和氧化石墨烯）是當前最有研究意義和套用價值的納米材料之一。石墨烯的化學行為轉化決定了它的歸宿、轉運和毒性，對石墨烯的生態環境風險評估和套用至關重要。為實現石墨烯生態環境風險的科學評估和有效利用，迫切需要開展石墨烯在水環境中的化學行為轉化研究。針對這個問題，課題開展了石墨烯在水環境中的化學行為轉化及其微觀機理研究。首先在光照、腐植酸和生物分泌物的變動作用下，課題通過分析石墨烯進入水體後發生納米形貌、微觀結構，水力學直徑、團聚動力學等變化，以及腐植酸和生物分泌物與石墨烯的在光照下發生的電子傳輸、能量轉化及形成複合體的形式，闡明了上述環境因子對石墨烯在水體中發生的環境轉化及其機理；進一步利用電鏡、光譜、能譜等技術分析了石墨烯與環境中共存的污染物（抗生素、砷等）的相互作用，揭示石墨烯與這些污染物形成的複合體及其相互作用的機理；最後為強調石墨烯環境轉化的意義，分析了石墨烯環境轉化對環境生物（小球藻、斑馬魚、小麥、水稻等）的生物毒性效應。課題的研究結果為科學評價石墨烯的生態健康風險及其合理利用提供理論和技術支持。
