环境介质对氧化石墨烯聚集和沉积行为的影响研究获进展

　　在国家自然科学基金杰出青年科学基金、中科院重大项目和“973”重大研究项目等多项课题的资助下，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所低温等离子体应用研究室研究员王祥科带领的环境化学研究团队在考察环境介质对氧化石墨烯聚集和沉积行为影响的研究中取得新进展，相关成果发表在环境化学领域国际杂志《环境科学与技术》上(Environmental Science & Technology)。

　　石墨烯由于其优异的物理化学性能在众多领域中得到广泛应用，这使得作为制备石墨烯重要原料的氧化石墨烯需求量大增。随着大量氧化石墨烯的生产和使用，在生产、运输、使用和处置的过程中具有生物毒性的氧化石墨烯不可避免会进入环境中，从而威胁人类的健康和生态系统的安全。一旦氧化石墨烯进入环境中，氧化石墨烯与环境介质的相互作用将影响氧化石墨烯在环境中的迁移，进而影响其生物可利用性。因此全面考察环境介质对氧化石墨烯聚集和沉积行为的影响对于评估它对环境的影响和风险具有重要意义。

　　基于上述考虑，在导师王祥科研究员的指导下，任雪梅博士选取氧化铝为模型，较系统地考察了不同溶液条件(包括不同pH值，溶液中常见的阴阳离子，水溶性有机物)下以及不同水体(包括天然水体和合成水体)中铝氧化物对氧化石墨烯聚集和沉积行为的影响。发现氧化铝对氧化石墨烯聚集和沉积行为的影响依赖于溶液的pH值和溶液中电解质的类型和浓度：在酸性pH值下，氧化石墨烯的聚集和沉积行为主要受pH值和氧化铝中溶出的Al3+的影响;在碱性pH值下，氧化铝中溶出的Al(OH)4-能与氧化石墨烯形成路易斯酸碱作用，从而影响其聚集和沉积行为;而在中性溶液中，氧化铝主要通过与氧化石墨烯形成试剂络合和静电作用影响其聚集和沉积行为。还发现水体中的MgCl2和CaCl2可以通过电荷屏蔽和中和作用降低氧化石墨烯在水体中的稳定性，而NaH2PO4和水溶性有机物可以通过静电排斥和空间位阻作用提高氧化石墨烯在水体中的稳定性。天然水体中含有丰富的电解质和水溶性有机物，两者都会影响氧化石墨烯在环境中的迁移行为，后者的浓度较低不足以稳定水体中氧化石墨烯，故氧化石墨烯在天然环境(含铝氧化物的水陆过渡区)中更容易沉积，迁移性很差。该部分的结果为评估氧化石墨烯在含铝氧化物的水陆过渡区的迁移提供了重要信息。