在國家自然科學(xué)基金委的支持下，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能所張忠平研究員領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)，用經(jīng)典方法制備的氧化石墨烯在其π網(wǎng)絡(luò)平面上存在大量π共軛的碳自由基，并且這種π共軛的碳自由基可以直接引發(fā)魯米諾長時(shí)間可見的超強(qiáng)化學(xué)發(fā)光，其發(fā)光強(qiáng)度超過辣根過氧化酶和雙氧水經(jīng)典體系。相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表在國際著名化學(xué)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem.Int.Ed)上。
氧化石墨烯作為片狀剝離的石墨氧化衍生物已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，但是它的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成至今仍然沒有能夠被完全理解清楚，已有的多種結(jié)構(gòu)模型也無法解釋近來報(bào)道的有關(guān)氧化石墨烯的一些物理和化學(xué)行為。在前期合成出熒光氧化石墨烯材料及其紙質(zhì)傳感器的基礎(chǔ)上，智能所研究人員仔細(xì)探索了氧化石墨烯的合成反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)用經(jīng)典方法制備的新鮮氧化石墨烯在其π網(wǎng)絡(luò)平面上能產(chǎn)生大量的π共軛的碳自由基。電子順磁共振光譜清楚地證明，由雙氧水產(chǎn)生的具有高度活性的羥基自由基與氧化石墨烯上的共軛雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)生成碳自由基，其密度達(dá)到2.18毫摩爾/克，并且在4攝氏度條件下能夠穩(wěn)定存在3天。這種共軛的碳自由基在不需要添加任何氧化劑的條件下可以直接引發(fā)魯米諾長時(shí)間可見的超強(qiáng)化學(xué)發(fā)光，比辣根過氧化酶和雙氧水經(jīng)典催化化學(xué)發(fā)光體系引發(fā)的魯米諾的化學(xué)發(fā)光更強(qiáng)。
與以往的廣泛報(bào)道不同的是，該發(fā)現(xiàn)認(rèn)為，氧化石墨烯并非是有效的化學(xué)發(fā)光淬滅劑。同時(shí)，科研人員還發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)反應(yīng)過后的氧化石墨烯進(jìn)行再次氧化處理，可使碳自由基再生，從而循環(huán)引發(fā)化學(xué)發(fā)光。
該研究結(jié)果對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)、特性和應(yīng)用提供了一個(gè)新的理解，進(jìn)一步拓寬了氧化石墨烯潛在應(yīng)用價(jià)值�！兜聡鴳�(yīng)用化學(xué)》編輯認(rèn)為這是一項(xiàng)非常有趣的工作，評(píng)審人認(rèn)為此研究結(jié)果提供了新視野和角度去理解氧化石墨烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成，并揭示其氧化有機(jī)分子的能力來源。
新鮮制備的氧化石墨烯碳自由基及其引發(fā)的魯米諾長時(shí)間可見的超強(qiáng)化學(xué)發(fā)光
