王 群, 王雪倩, 欧芬芳 , 唐 铃, 罗 杰, 孙玉希

(1. 绵阳师范学院 生命科学与技术学院, 绵阳 621006; 2. 绵阳师范学院 光致功能材料重点实验室, 绵阳 621006;3. 山东省曲阜师范大学 生命有机分析重点实验室, 曲阜 273165; 4. 北京市食品风味化学重点实验室, 北京 100048)

1 引 言

1.1 石墨烯

石墨烯是一种六元环碳原子层组成的二维材料, 由于其具有巨大的比表面积, 良好的磁学, 电学性能引起了研究者的广泛关注[1]. 石墨烯因其具有非常大的吸附容量, 常作吸附材料而使用[2]. 但吸附剂与石墨烯表面主要表现为非共价相互作用, 作用力较弱, 从而一定程度上限制了石墨烯的使用[3].

目前, 研究者们常通过掺杂原子或功能团的方法对石墨烯进行化学结构修饰, 以改善其物理化学性能. 例如, 王群等人[3]利用密度泛函理论(DFT)方法研究了掺杂V, Fe, Ni, Pd, Si, P, S和Cl的石墨烯对CaH2分子的吸附作用, 发现不同的掺杂原子均可脱附CaH2分子中的H原子, 其中Pd脱附能力最强, S原子次之, 其它掺杂原子对H原子的脱附能力相差不大. Zhang等人[4]也利用DFT研究了本征及Fe掺杂石墨烯对H2S的吸附影响, 发现Fe掺杂石墨烯对H2S分子的吸附强于本征石墨烯对H2S的吸附, 且H2S在本征石墨烯表面是物理吸附, 而在Fe掺杂石墨烯表面为强的化学吸附. 由此可见, 对石墨烯材料进行原子掺杂可以有效改善石墨烯的吸附性能.

此外, 外加电场也能改善石墨烯材料的物理特性, 从而能够有效调控石墨烯材料与生物分子相互作用的强度. Wang等人[5]研究电场对Fe和Ca掺杂石……