功能化石墨烯

在石墨烯應用的研究中，一個重要的問題就是如何實現其可控功能化。結構完整的石墨烯是由不含任何不穩定鍵的碳六元環組合而成的二維晶體，化學穩定性高，其表面呈惰性狀態，與其他介質(如溶劑等)的相互作用較弱，並且石墨烯片與片之間有較強的範德華力。 容易產生聚集，使其難溶於水及常用的有機溶劑，這給石墨烯的進一步研究和應用造成了極大的困難。為了充分發揮其優良性質，並改善其成型加工性(如提高溶解性、在基體中的分散性等)，必須對石墨烯進行有效的功能化。 通過引入特定的官能團，還可以賦予石墨烯新的性質，進一步拓展其應用領域。功能化是實現石墨烯分散、溶解和成型加工的最重要手段。 如果説石墨烯二維晶體的發現為凝聚態物理研究開啓了激動人心的一頁, 那麼功能化石墨烯及其應用將為化學和材料領域提供新的橋樑和手段。

石墨烯的功能化是研究最為廣泛的功能化方法．儘管石墨烯的主體部分由穩定的六元環構成，但其邊沿及缺陷部位具有較高的反應活性，可以通過化學氧化的方法制備石墨烯氧化物（Graphen oxide）．由於石墨烯氧化物中含有大量的羧基、羥基和環氧鍵等活性基團，可以利用多種化學反應對石墨烯進行共價鍵功能化．例如，利特納米使用功能化石墨烯對環境水質進行處理，清除重金屬離子的效果優於現有水處理劑。

通過對石墨烯進行功能化，不僅可以提高其溶解性，而且可以賦予石墨烯新的性質，使其在聚合物複合材料，光電功能材料與器件以及生物醫藥等領域有很好的應用前景。