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富氢水的医学生物学效应研究在医学领域被广泛关注,这一独特还原性物质开始受到其他领域的关注,最近一篇用富氢水作为石墨烯材料制备方法的研究在《国际氢能源杂志》上发表。文章来自伊朗,到底是否可靠,仍需要更多研究验证。
2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈-海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫成功的从石墨中分离出石墨烯。2010年获得诺贝尔物理学奖后,世界掀起了研究石墨烯的热潮。石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种炭质新材料,这种石墨烯晶体薄膜的厚度只有0.335nm,是头发直径的20万分之一,是目前已知的世界上强度最高的材料,是构建其它维数炭质材料的基本单元,具有极好的结晶性和电化学性能。石墨烯的制备手段通常可以分为化学方法制备石墨烯和物理方法,化学法中的氧化石墨还原法是目前制备石墨烯最热门的方法。经过强氧化剂完全氧化过的石墨不一定能够完全还原,导致其一些物理、化学等性能降低,但是这种方法简便且成本较低,可以制备大批量的石墨烯。
近年随着石墨烯需求量的增加,人们开始重视发展更具有环境友好型的石墨烯生产技术,目前最流行的石墨烯规模化制备方法是水合肼还原氧化石墨烯化学法,是康斯坦丁诺沃肖洛夫2007年建立的方法。氧化石墨烯和还原石墨烯纳米材料在生物医学如抗菌、抗病毒、癌症靶向治疗、成像、分子诊断、基因修改、干细胞组织工程和神经再生等多方面有广泛应用。石墨烯的广泛应用主要是因为容易在水溶液中分散、容易进行功能化改造、理想的金属氧化物半导材料结合能力等。氧化石墨烯用强还原剂水合肼处理是最常用的方法。但是这种还原剂对生物体具有很大毒性,容易导致环境污染。另外水合肼处理会出现sp3 CeN键,不能完全将石墨烯还原成为sp2杂交结构,sp3 CeN键结构会显著干扰石墨烯的电子运动性能。因此许多科学家希望寻找能代替水合肼的绿色石墨烯还原剂。例如有学者曾经尝试用细菌视紫红质、维生素C、褪黑素、糖、绿茶多酚、牛血清白蛋白、人参提取物、谷胱甘肽和细菌等。另外对光还原、低温脱水、催化剂等手段也都进行了尝试。
最近氢水的抗氧化抗细胞凋亡和抗炎症作用在生物医学领域受到极大关注,研究发现氢水能保护细胞、组织和器官氧化损伤,能帮助恢复功能。虽然氢水在生物医学上有大量研究,但是在处理石墨烯方面没有任何报道。最新研究使用富氢水作为氧化石墨烯的还原剂,并于经典的水合肼方法进行比较,研究取得了成功,作者认为氢水或许能取得水合肼作为石墨烯制备的绿色环保技术。
最新研究发现富氢水是氧化石墨烯的绿色还原剂。水合肼还原是氧化石墨烯化学法制备石墨烯的最流行制备方法,最新研究使用X线光电谱法发现,富氢水作为还原剂制备石墨烯能与水合肼相比美。富氢水还原氧化石墨烯的氧碳比(O/C)可以从0.51降低到0.21,与水合肼还原氧化石墨烯的氧碳比(O/C)降低到0.16非常接近。更重要的是,CeN键形成是水合肼还原氧化石墨烯法的一种副产物,用富氢水还原氧化石墨烯不会有CeN键形成。使用拉曼光谱分析结果表明,富氢水还原法的石墨烯结构恢复效果更理想。虽然富氢水对氧化石墨烯还原效率比水合肼稍差,但是因为不会产生CeN键,从而可以获得更理想导电性的石墨烯材料,电阻范围为从~6.3´1010迅速下降到7.2´105WU/sq,典型的水合肼还原氧化石墨烯电阻为~4.4´105WU/sq。这些结果说明,富氢水作为一种氧化石墨烯的环境友好型绿色还原剂可以取代水合肼。
这一研究属于化学和物理领域的研究,本人无法进行深入评论,但一些物理学领域的朋友对此结果表示怀疑。不过怀疑也需要更多证据,就这个研究来说,似乎不需要非常复杂的条件。如果这一现象确认,也能排除我们对氢气还原能力的担忧,另外也给医学研究提供了非常好的模式借鉴。
Hydrogen-rich water for green reduction of graphene oxide suspensions.pdf
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