在國家自然科學基金委的支持下，中國科學院合肥物質科學研究院智能所張忠平研究員領銜的研究團隊首次發現，用經典方法制備的氧化石墨烯在其π網絡平面上存在大量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魯米諾長時間可見的超強化學發光，其發光強度超過辣根過氧化酶和雙氧水經典體系。相關研究結果近日發表在國際著名化學期刊《德國應用化學》(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被廣泛的應用于各個領域，但是它的化學結構和組成至今仍然沒有能夠被完全理解清楚，已有的多種結構模型也無法解釋近來報道的有關氧化石墨烯的一些物理和化學行為。在前期合成出熒光氧化石墨烯材料及其紙質傳感器的基礎上，智能所研究人員仔細探索了氧化石墨烯的合成反應，發現用經典方法制備的新鮮氧化石墨烯在其π網絡平面上能產生大量的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生加成反應生成碳自由基，其密度達到2.18毫摩爾/克，并且在4攝氏度條件下能夠穩定存在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魯米諾長時間可見的超強化學發光，比辣根過氧化酶和雙氧水經典催化化學發光體系引發的魯米諾的化學發光更強。
與以往的廣泛報道不同的是，該發現認為，氧化石墨烯并非是有效的化學發光淬滅劑。同時，科研人員還發現，通過對反應過后的氧化石墨烯進行再次氧化處理，可使碳自由基再生，從而循環引發化學發光。
該研究結果對氧化石墨烯的結構、特性和應用提供了一個新的理解，進一步拓寬了氧化石墨烯潛在應用價值。《德國應用化學》編輯認為這是一項非常有趣的工作，評審人認為此研究結果提供了新視野和角度去理解氧化石墨烯的化學結構和組成，并揭示其氧化有機分子的能力來源。
新鮮制備的氧化石墨烯碳自由基及其引發的魯米諾長時間可見的超強化學發光
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