磁性石墨烯復合材料制備與應用研究進展

耿佳琦，門園麗，劉晨，袁才登

（天津大學化工學院，天津 300350）

石墨烯是一種新型碳納米材料，由sp雜化的碳原子構成二維網狀結構，具有優良的光電性能、機械性能、較大的比表面積、較強的吸附性、良好的熱穩定性等特性。磁性納米粒子兼具磁性和納米的特性，具有小尺寸效應、超順磁性、生物相容性和表面效應等，但磁性納米粒子容易發生團聚，造成超順磁性損失。近年來，有不少學者將石墨烯和磁性納米粒子復合起來，以得到性能更好的磁性復合材料，應用于更廣泛的領域。

磁性石墨烯復合材料的功能性比單獨的石墨烯或磁性粒子的性能都要好，能彌補二者各自的不足。一般而言，磁性粒子能改善石墨烯在水中的分散性；石墨烯巨大的表面積可以負載大量磁性納米顆粒，阻止其團聚，同時賦予磁性粒子新的性能。磁性石墨烯納米材料在環境凈化、生物及臨床醫學、微波吸收、鋰離子電池等領域具有良好的應用潛能。根據近年來國內外對磁性石墨烯復合物的研究報道，不同的制備方法會導致復合物形態和性能上的差異，從而需要根據實際需求選擇合適的制備方案。本文對磁性石墨烯復合物的主要制備方法進行了分析對比，并總結了各種方法的應用實例，希望為制備具有不同性質的磁性石墨烯材料提供參考，為拓展其新應用研究提供思路。

1 磁性石墨烯復合材料的制備

近年來，研究人員通過不同制備方法將各種磁性物質（如FeO、CoO、MTiO、Ni 等）與石墨烯復合，制備了具有不同形狀和性能的磁性石墨烯復合材料。常見的制備方法主要有直接磁化、水熱法、溶劑熱法、化學共沉淀法、化學接枝法、微波輔助法、溶膠?凝膠法等。

在表1 中列出了磁性石墨烯的典型制備方法，同時指出了各方法的優缺點。水熱法利用高溫高壓條件，使通常情況下難溶或不溶的物質溶解并重新結晶，生成磁性納米的同時實現氧化石墨烯的還原，可以通過控制工藝條件來調節磁性納米粒的晶體結構和形態；與水熱法相類似，溶劑熱法把磁性材料的前體溶解在非水溶劑中，在液相或超臨界條件下發生反應而生成產物。水熱/溶劑熱法工藝簡單，綠色環保，可同時完成納米顆粒的生長及氧化石墨烯的還原。化學共沉淀法是把沉淀劑加入含有石墨烯的金屬鹽溶液中，使溶液中的陽離子沉淀在石墨烯表面，再通過干燥或煅燒得到磁性粒子，該方法產品性能優良，可調控產物生長形態。化學接枝法通過磁性納米粒子及石墨烯表面的可反應基團與單體或大分子鏈發生反應而實現表面接枝，該方法所制備的磁性石墨烯比較穩定，且能對磁性粒子和石墨烯進行改性，改善產物性能。溶膠?凝膠法則是通過金屬鹽或醇鹽等前體在石墨烯存在條件下發生溶膠?凝膠反應，在石墨烯表面形成磁性粒子，該方法所需反應溫度較低，反應容易進行。可以看出，制備工藝不同，得到的磁性石墨烯的結構也不同，應該根據對產物的基本性能或應用目標來選取合適的制備工藝。

表1 磁性石墨烯常用制備方法對比

2 磁性石墨烯復合材料的應用

磁性石墨烯納米復合材料集石墨烯和磁性納米粒子的優點于一身，具有優異的光電性能、熱穩定性、機械性能以及超順磁性，且比表面積大、物理化學性能良好，在很多領域都有應用價值。近年來，學者們對磁性石墨烯復合材料在環境樣品分離富集、催化劑、涂層耐腐蝕性、電磁波吸收及鋰離子電池等方面展開了廣泛而深入的研究。

2.1 環境樣品的分離富集

人類在生產生活中，不斷將廢棄物排放到周圍環境中，對土壤、大氣及水資源造成嚴重污染，影響到人類健康安全。環境污染物樣品基質復雜且含量較低，難以直接檢測，為了有效富集目標產物，需選擇良好的前處理萃取方法。1999 年?afa?íková等首次提出了一種基于磁性或可磁化吸附劑的新型固相萃取技術，稱為磁性固相萃取（MSPE），將該方法引入環境樣品前處理技術，可以直接在環境介質中進行富集并快速分離，與傳統固相萃取相比，具有操作簡單、綠色環保、效率高、傳質阻力小、有機溶劑使用量少等優點。MSPE 基本萃取過程如圖1所示，將磁性吸附劑直接添加到樣品的溶液或懸浮液中，經過吸附劑表面的特征基團與目標分析物相互作用進行吸附，待吸附完成后，通過外部磁場作用力將磁性吸附劑與目標分析物一起從樣品溶液中分離出來，然后用合適的溶劑將目標物從磁性吸附劑表面洗脫出來，之后進行樣品分析。

圖1 磁固相萃取過程操作

在MSPE 過程中，磁性吸附劑的選擇至關重要，應具備較高的選擇吸附性、較快的吸附速率、穩定的吸附解吸以及再生能力。磁性納米粒子（鐵、鈷、鎳等金屬及其氧化物）體積小、比表面積大且具有超順磁性，能為樣品分析提供好的萃取效率。但純鐵氧體易發生團聚、選擇性差、萃取量低，難以對復雜基質中的目標物進行分離、檢測，因此需要對磁性材料表面進行化學官能團修飾。常見修飾材料包括高分子聚合物、表面活性劑及新型碳材料等，其中石墨烯具有特殊的物理性能及大比表面積，可與分散在樣品中的有機分子形成π?π 堆疊作用，實現有效富集。用石墨烯/磁性納米粒子復合材料作吸附劑已成為目前一個研究熱點，其在分離和富集環境中有機污染物、重金屬離子等方面展現出了優良的性能。

2.1.1 檢測有機污染物

隨著現代合成化學工業的興起，人工合成的有機物越來越多，它們在生產、運輸及使用過程中通過各種途徑進入環境，并通過污染食物或水樣進入人體，對人類健康造成了極大的威脅，但其在環境中的殘留量通常較低，因此需采用選擇性高、綠色環保且易回收的磁性石墨烯作吸附劑，對樣品進行富集和測定分析。

農藥、獸藥、抗生素等種類繁多，化學結構復雜，建立有效、經濟、快速的檢測分析技術非常重要。Mahpishanian 等合成了一種核殼結構的FeO@SiO@GO?PEA 磁性吸附劑，氧化石墨烯能為吸附提供大量活性位點，且保證磁性微球的穩定性，提高復合材料的循環利用性，該吸附劑對6種有機磷農藥的富集結果說明：在0.06～200μg/L范圍內呈現良好的線性相關性，檢出限為0.02～0.1μg/L；測定實際水果和蔬菜的回收率為90.4%～108.0%，水樣的回收率為94.6%～104.2%。FeO@SiO@GO?PEA 吸附劑具有磁性分離速度快（<1min）、吸附劑重復使用性好（至少30 次）、萃取時間短（約5min）等優點，可以應用于快速、簡單、高效的MSPE技術提取不同基質中的有機磷農藥。Wang等基于磁性石墨烯，利用磁固相萃取結合液相色譜?質譜聯用技術，對豬、雞、牛肉中的47 種非甾體抗炎藥（NSAID）殘留進行檢測。結果表明，磁性石墨烯能將NSAID快速有效地提取出來，30min即能達到吸附平衡，且在酸性條件下的提取效率更高，平均回收率達72.4%～97.1%。Zou 等采用一步法制備了α?FeO@RGO 納米復合材料，研究其對四環素類抗生素（TAs）的吸附性能，結果發現α?FeO@RGO 對TAs 的吸附在20min 內達到平衡，吸附量與pH 無關，對金霉素（CTC）、四環素（TTC）、土霉素（OTC） 的最大吸附量分別為216.2mg/g、180.8mg/g 和98.4mg/g。與CTC 和TTC相比，OTC 的吸附量相對較低，是由于CTC 與Fe(Ⅲ)和RGO親和力較弱的協同作用所致，且該吸附劑經過5 次吸附?解吸循環后仍具有較高的吸附量。

除以上有機污染物外，磁性石墨烯復合材料也可對多環芳烴、染料、添加劑、內分泌干擾物等進行分析。Cao 等采用化學沉淀法合成了G?FeO，作為磁固相萃取的吸附劑與氣象色譜?質譜（GC?MS）相結合，建立了水樣中多氯聯苯（PCBs）的測試方法，超聲波輔助下，僅20s便能達到最大提取量：線性范圍寬、線性相關性好；實際水樣的加標回收率為84.9%～108.5%，相對標準偏差為1.9%～6.5%。Pinsrithong 等合成了摻入藻酸鹽水凝膠微球的多層多孔PPy?rGO?FeO復合材料，該復合吸附劑對6種低濃度鄰苯二甲酸酯的檢出限為0.005～0.01μg/L，說明可對痕量鄰苯二甲酸酯進行檢測，對實際瓶裝水和飲料中的鄰苯二甲酸進行提取，經過18 個萃取和解吸循環后，鄰苯二甲酸鹽的回收率仍保持在80%以上。楊成雄等采用原位生長法合成了金屬?有機骨架ZIF?8@FeO復合物，并通過MSPE結合高效液相色譜法檢測水中雙酚A、雌酚酮、壬基酚和辛基酚4種內分泌干擾物，其線性范圍為1.0～1000μg/L，檢出限為0.42～0.81μg/L，表明該方法所需樣品量小，適于痕量污染物的萃取。

2.1.2 吸附重金屬離子

隨著工業的快速發展，冶金、機械、煤炭和蓄電池制造等行業產生的廢重金屬離子進入環境，對生態平衡及動植物健康構成嚴重威脅。常見的重金屬離子主要有Hg、Cr、Pb、Co、Cu、As、Cd等，重金屬難以被生物降解，經過不斷積聚會對環境和有機體產生毒害，因此選取合適有效的吸附材料至關重要。碳材料疏松多孔、比表面積大、吸附率高，是使用最廣泛的吸附劑，而磁性材料能夠使吸附劑在外加磁場作用下快速從水體中分離，所以將磁性石墨烯納米復合材料應用于吸附重金屬離子的研究越來越多。

Usman 等利用溶劑熱法制備了羥丙基??環糊精?石墨烯/FeO復合材料，其對重金屬離子Pb、Cu的最大吸附量分別為50.39mg/g 和17.91mg/g，且循環利用3個周期后金屬離子的吸附率仍大于85%。Suo 等合成了FeO?GO@SiO復合材料，并用于環境水樣中痕量金屬的靈敏測定，最佳條件下目標分析物的檢出限在2.023～13.810ng/L范圍，結果表明可同時測定不同環境水樣中的7種重金屬離子，且靈敏度高、回收率好。Chang 等通過水熱、凝膠?溶膠法合成了MnFeO@TiO?rGO復合材料，研究其對環丙沙星（CIP）和Cu的吸附性能，結果表明其具有良好的吸附性，對CIP和Cu的最大吸附量分別為122.87mg/g和225.99mg/g，循環使用6 次后，對CIP 和Cu的吸附量仍可達到76.56mg/g和118.45mg/g。

可以看出，磁性石墨烯具有良好的預富集能力，基于磁性石墨烯材料的MSPE技術在很多領域具有良好應用前景，但要實現穩定性高、選擇性良好的磁性吸附材料的商業化還有很長的路要走。因此需對磁性石墨烯進行表面修飾，改進合成方法，研究吸附機理，探索選擇性高、穩定性好、萃取效率高的磁性石墨烯吸附劑。

2.2 催化劑

催化是現代化學工業中的重要科學技術，隨著環保意識的增強和綠色化學的不斷發展，環境友好型催化劑的開發越來越受到重視。傳統固體催化劑具有高活性、高選擇性、可循環利用等優點，但傳質阻力大、難分離回收，將磁性納米材料引入固體催化劑，能賦予其磁響應性、增大催化反應界面，通過外加磁場來分離回收，既實現了資源再利用又保護了環境，是未來催化劑發展的方向。

石墨烯作為理想催化劑載體，與磁性納米顆粒結合可以制備出穩定易回收、循環可再生的高性能催化劑。Zhang 等通過水熱法合成了可磁分離的鐵酸鎘/石墨烯（CdFeO/GR）光催化劑，用于降解水溶液中的有機染料亞甲基藍（MB）。如圖2所示，CdFeO吸收可見光受到激發，快速分離和轉移光生電子?空穴對，空穴可以將HO氧化成HO·，HO·作為活性物質起到氧化分解MB 的作用，生成CO、HO或NO?等無害產物。光照下對MB的降解測試說明，CdFeO/GR具有良好的光催化活性，且3 次循環利用后，MB 的光降解率仍能達到83.36%以上。Sheoran等采用水熱法合成了CoFe@rGO納米雜化物，將其應用于環氧化物與胺的開環反應，結果表明在6min內可以100%轉化率將不同芳族胺轉化為相應的氨基醇，且回收性良好，最多可進行6 次催化反應。杜晨輝等通過共價鍵接枝法制備了磁性氧化石墨烯，以其作載體，咪唑鹽型堿性離子液體為活性中心合成了負載型催化劑，用于合成碳酸二甲酯（DMC）的反應，DMC 的收率高達95%，重復使用5次后的催化活性依舊良好。

圖2 亞甲基藍在鐵酸鎘/石墨烯上的光催化降解

rGO與磁性納米粒子的結合能更好地改善催化劑的催化性能及重復利用性，但磁性石墨烯催化劑的開發多處于研究階段，仍存在一些需要進一步解決的問題：進一步提高磁性光催化劑對可見光的吸收利用效率；研究影響磁性粒子尺寸及分布的因素，實現可控調節；對磁性粒子及石墨烯進行表面修飾，提高催化劑的穩定性、磁響應性等。因此，需要不斷探索創新，以便將來投入實際應用，提高效率，減輕污染，節約成本。

2.3 改善涂層耐腐蝕性能

金屬材料良好的機械性能、工藝性能及物理性能使其在各領域廣泛應用，但金屬腐蝕會使金屬材料受到損傷，引起安全事故或造成環境污染等問題。金屬腐蝕主要是金屬材料與環境中的O、HO或酸性介質等發生化學反應，研究者提出施加具有腐蝕抑制劑的有機涂層對陰極和陽極進行保護，阻礙腐蝕性物質與金屬的直接接觸，減緩腐蝕性離子的擴散。

環氧涂料以其出色的附著力和耐腐蝕性成為學術研究及工業應用的首選有機涂料，但環氧樹脂在固化過程中，溶劑揮發會產生一些微孔，導致腐蝕性介質容易滲透涂層，對金屬材料造成破壞[圖3(a)]。為了改善環氧樹脂的防腐性能，可以加入納米填料減緩腐蝕離子的進入，如圖3(b)所示。加入FeO納米顆粒，當腐蝕性離子擴散到FeO/EP涂層界面時，FeO會與HO 和O反應，在金屬表面形成鈍化膜延緩腐蝕離子進入，延緩腐蝕動力學。石墨烯具有良好的阻隔性能，可以有效延長腐蝕離子的擴散路徑，所以加入磁性石墨烯作填料可以更有效地減緩金屬腐蝕作用，提高復合涂層耐腐蝕性能。Zhan等制備了GO?FeO@poly(DA+KH550)復合材料，研究其對環氧樹脂防腐性能的協調作用，如圖3(c)、(d)所示，在環氧基質中摻雜GO?FeO復合材料，石墨烯與FeO協同作用可以有效阻礙腐蝕介質在環氧基質中的擴散，降低腐蝕速率；多巴胺與KH550 間的自聚合使GO?FeO表面改性，改善了其在環氧樹脂中的分散性，導致FeO@poly(DA+KH550)/EP復合涂層的接觸角增大，與純環氧涂層相比具有更大的疏水性，進一步增強了防腐性能，且測試結果表明，摻雜0.5%GO?FeO@poly(DA+KH550)能使復合涂層硬度比純環氧涂層提高71.8%。Chhetri 等制備了FeO?NRG/環氧樹脂防腐涂層，N 原子的加入能使FeO/石墨烯在環氧樹脂基體中分布更均勻，促進涂層牢固地黏附在鋼表面上形成抑制層，從而獲得更佳的耐腐蝕性能，電化學分析表明摻雜0.5%的FeO?NRG，復合涂料的耐腐蝕性能較純環氧樹脂提升98.5%。

圖3 各涂層對腐蝕性離子侵入抑制機理

為了響應市場需求，實現防腐涂料的智能化發展，需根據所處環境的不同，通過材料復合設計內部結構，使各組分防腐機制協調作用，提高材料防腐性能。

2.4 電磁波吸收材料

電磁波被稱作“世界第四大公害”，為了解決電磁污染帶來的問題，人們努力研究制備各種電磁波吸收材料。與傳統的鐵氧體吸波材料相比，磁性納米吸波材料具有納米晶體間的多重交換耦合作用、表面效應、晶格畸變多等特點，可以引起大的磁滯損耗。石墨烯的加入能有效降低吸收材料的密度，能為磁性粒子提供附著點，同時還原rGO表面殘留的缺陷和官能團能引起電子極化并出現介電弛豫，在交變電場下可以有效傳輸電子，并將入射微波消耗掉轉換成熱能。基于以上考慮，將磁性納米粒子嵌入到碳材料中，可以改善材料的復介電常數、復磁導率和阻抗匹配特性，獲得高效輕巧的電磁波吸收材料。

Sun等利用溶劑熱法制備了rGO?FeO復合材料，該材料充分利用了磁性和介電材料的電磁波吸收優勢，其微波吸收機理如圖4所示：FeO磁性粒子的自然共振和渦流損耗引起磁損耗；rGO?FeO復合材料中存在許多缺陷，這些缺陷會引起多次散射和界面極化，對入射波造成弛豫損耗；另外，rGO?FeO復合材料巨大長寬比和層狀結構會在吸收體中引起多次反射，從而延長電磁波在該層中的傳播路徑，進一步提高了復合材料的吸收能力。微波吸收結果表明，復合材料在10.4～13.2GHz 時的反射損耗低于?10dB，涂層厚度為2.0mm，最小值為?15.38dB。當涂層厚度增加到4.0mm 時，低于?10dB 和?20dB 的反射損耗所對應的帶寬分別為2GHz 和0.6GHz，在5.3GHz 時最小值為?26.4dB。Liu 等先通過熱分解前體的方法合成碳摻雜ZnCoO蛋黃殼微球，再利用共沉淀法與磁性石墨烯混合制備ZnCoO/C/MG 復合材料。該復合材料的電磁波吸收測試表明吸收帶寬為7.52GHz時，反射損耗高達?52.9dB，匹配厚度為3.9mm；當反射損耗超過?10dB 時，吸收帶寬達4.48GHz，匹配厚度為3.5mm。ZnCoO/C/MG復合材料電磁波吸收性能提高的原因為：復合材料多組分結構在內部形成多個界面，豐富的界面可以被認為是電容結構，對電磁波衰減有很大作用；ZnCoO/C 蛋殼微球的空隙能引起多次反射，有效阻斷電磁波的傳播，并由于阻抗差導致電磁能量損耗，從而增強電磁波吸收能力。

圖4 還原氧化石墨烯?四氧化三鐵復合材料微波吸收機理

磁性石墨烯復合吸波材料通過與多組分復合，設計、構建不同微觀結構，實現磁損耗、多次散射和界面極化等多種損耗機制協同作用，有利于提高阻抗匹配水平，削弱渦流效應的影響，從而達到“薄、輕、寬、強”的吸波效果。基于對吸波材料的應用要求和當前研究方向，磁性石墨烯復合吸波材料將主要朝規則化、高性能可持續化、易調節優化電磁參數的方向發展。

2.5 鋰離子電池

當前，化石能源短缺和全球變暖導致的能源和環境問題日益凸顯，大力發展安全、清潔和可再生能源成了不可逆轉的趨勢。鋰離子電池作為綠色環保的二次電池，被廣泛用于民用、商業和軍事等領域，如移動電話、數碼相機、攝像機、電動汽車、儲能以及航空。目前鋰離子電池負極材料主要為石墨化碳材料，正極為氧化鈷鋰等過渡金屬氧化物，工作原理如圖5所示。通過鋰離子在正負極材料間嵌入或脫出實現充放電過程，但石墨烯存在理論容量小、初期容量衰減快、倍率性能差等問題，因此需開發高比能量的負極材料。與傳統的碳基負極材料相比，過渡金屬氧化物負極材料有更高的儲鋰容量（500～1000mA·h/g），但在電池充放電循環過程的嵌鋰/脫鋰會引起較大的體積效應，使得電池材料內部產生較大的機械應力，造成電極材料團聚、粉化甚至結構坍塌等問題，導致電池可逆比容量低、循環穩定性差。將二者結合制備金屬氧化物/石墨烯復合材料能充分發揮協同作用，使制備的鋰離子電池具有優良的比容量及穩定的循環性能。

圖5 以鈷酸鋰作正極材料、石墨作負極材料為例的鋰離子電池充放電示意

Li等通過水熱法及碳化工藝合成了FeO@C/石墨烯、FeO@C 兩種復合材料。FeO@C/石墨烯作為鋰離子電池的負極材料時的電化學性能更好，可歸因于：FeO@C/石墨烯具有更穩定的三層結構，可以有效提高電子和離子的快速導電，降低材料的內阻；FeO@C納米顆粒緊密錨固在石墨烯上可抑制石墨烯片層重新堆積，阻止鋰離子嵌入或脫出時FeO@C納米顆粒發生聚集。電化學性能測試表明FeO@C/石墨烯具有高可逆容量，200mA/g下循環200次后，仍能提供901.5mA·h/g的高可逆容量。Wu 等采用兩步法制備了雙碳層三維網絡復合材料C/FeO/rGO，先用水熱法制備FeO/GO，再添加葡萄糖作為碳源，并進行退火，以獲得C/FeO/rGO復合材料。碳材料的加入可以改善FeO/rGO電極材料的電導率及電子傳輸能力，三維網狀結構能減輕充放電過程的體積膨脹，因此C/FeO/rGO作為負極材料，能改善鋰離子電池的電化學性能，在0.2A/g 電流下循環300 次后，仍能保持844mA·h/g的容量。

通過上述實例可以看出，磁性石墨烯作為鋰離子電池負極材料能提升其電化學性能、循環穩定性，但仍需進一步研究微觀結構與電化學性能的關系，探索其充放電機制及協調作用機制，以期得到性能更好的鋰離子電池。

2.6 其他領域的應用

基于獨特的電學、磁學性能、良好的生物相容性、低毒性等特定，磁性石墨烯在傳感器的構建、藥物傳輸等方面也具有良好的應用前景。

Li 等采用溶劑熱法制備了FeO@rGO 復合材料，并通過可逆加成?裂解?鏈轉移（RAFT）聚合技術構建了Au@FeO@rGO?MIPs 新型電化學傳感器，用該傳感器檢測水中萊克多巴胺（RAC）的響應電流信號，結果表明Au@FeO@rGO?MIPs 修飾的電極可在低濃度（<0.1μmol/L）時以動態線性范圍確定RAC，該傳感器的檢測極限達0.02nmol/L，對RAC 具有很高的結合親和力和選擇性，且重現性好。Farani 等先對GO 進行氨基化改性，然后采用溶劑熱法將FeO磁性粒子附著到氨基改性的石墨烯上，通過共價結合制備功能性磁性微球MG?NH?PFG，并進行了應用于抗癌藥（阿霉素）的藥物負載和釋放研究，結果表明MG?NH?PFG可有效負載腫瘤化療藥物，在pH=7.4時性能最佳；MTT分析表明復合材料無毒，48h后細胞存活率超過85%。Liang 等先采用化學共沉淀法制備了MGO，再將?環糊精?透明質酸聚合物（?CDHA）接枝到MGO上，制備?CDHA修飾的磁性氧化石墨烯納米復合材料。將CDHA?MGO 應用于靶向藥物傳遞，研究阿霉素的藥物載量和釋放性能，結果表明，CDHA 能有效提高阿霉素的負載量，最高達485.43mg/g，且CDHA?MGO 能實現pH和紅外光雙重刺激反應性藥物釋放，顯著提高了化療的敏感性。

3 結語與展望

總結分析了近年來國內外磁性石墨烯的主要制備方法和在各領域的應用研究進展，各制備方法均有優缺點，且應用研究中也存在一些需要改進的地方。

（1）石墨烯（或氧化石墨烯）生產技術已經在國內得到迅速發展，生產工藝的環境污染問題越來越小，人們已經開發了不同于傳統采用強酸強氧化劑的新工藝路線，如利用微波爆破工藝制備石墨烯，這些新工藝為石墨烯功能材料的開發及應用提供了有利條件。

（2）磁性石墨烯作為吸附劑的研究是分離科學中的研究熱點，但萃取基質大多為水樣，目標物多為金屬離子及含有苯環的物質，應用范圍還比較局限；在吸附過程中起主要作用的是石墨烯中獨特的離域π 鍵，而經GO 還原得到的rGO 的吸附位點會減少，導致吸附容量下降，應進一步對石墨烯或磁性顆粒進行功能化改性，增加吸附位點，提高吸附選擇性，拓寬研究范圍。

（3）磁性石墨烯在催化劑、涂層防腐、電磁波吸收等方面都具有良好的應用前景，但石墨烯表面負載的磁性納米顆粒的粒徑及其分布、團聚程度等仍是難題，需要進一步對石墨烯或者磁性顆粒進行有效的表面改性，設計材料內部結構，制備出形貌尺寸可控、性能更優的磁性石墨烯復合材料。

（4）磁性石墨烯在傳感器方面已有許多探索，但仍需進一步優化傳感器體積和結構，提高其精度和靈敏度；磁性石墨烯的生物安全性有待驗證，在臨床醫學中是否會對人體產生毒害也需進一步考察，各種潛在應用也有需要進一步開發，希望早日將這種新型材料應用于實際生活。