了解氧化石墨烯（GO）的界面相互作用对于评估其胶体行为和环境归宿非常重要。单层GO是GO胶体的基本单位，其界面水层决定了界面的相互作用。然而，X射线衍射等传统技术仅限于多层系统，不适用于单层GO。因此，作者采用原子力显微镜精确观察单层GO界面水层的原位动态行为。界面水层高度的检测达到了亚纳米级水平。在浸泡3小时的实时监测中，单层高度从1.17纳米增加到1.70纳米。这一迟滞过程不同于以往研究中多层GO的快速平衡，表明水合动力学在逐渐转变。离子强度对单层高度的影响可以忽略不计，这表明由于错综复杂的离子相互作用和双电层压缩，界面水层对与离子相关的扰动具有弹性响应。腐植酸会导致界面水层的大幅增加，从而提高GO的胶体稳定性并增强其迁移潜力。这些发现对于研究GO界面水层在富含离子和有机质水体和土壤中的环境行为具有重要意义。
图1 水中GO界面水层的动态高度。(a)刚浸入水中和(b)在水中浸泡160分钟的GO原子力显微镜图像；(c, d)与(a)和(b)对应的高斯曲线拟合的直方图；(e)浸水开始后GO的高度随时间的变化
图2 不同离子对GO界面水层的影响。(a—g)GO在50 mM FeCl3溶液中分别停留0、43、75、139、171、225和289分钟的原子力显微镜图像；(i)GO分别在水中和(j)50 mM NaCl溶液中平衡的原子力显微镜图像；(k) (i)和(j)中沿白色虚线的横截面
文献题录：Zhang, Y.; Zhan, T.; Ge, X.; Zhu, X.; Chen, B. Sluggish and Ion-Resilient Behavior of Interfacial Aqueous Layer on Single-Layer Graphene Oxide: Insights from In Situ Atomic Force Microscopy. Environmental Science & Technology, 2024, 58(15), 6763–6771.
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c09739
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