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二维（2D）纳米材料因其出色的物理、化学和电子特性，在纳米技术中成为有前途的候选材料。然而，它们也带来了环境不稳定和生物安全性低等挑战。为了解决这些问题，研究人员一直在探索各种表面功能化方法，以提高2D纳米材料在实际应用中的性能。此外，当这些2D纳米材料释放到环境中时，可能会与天然有机物（NOM）相互作用。有意的表面改性和无意的环境电晕形成都会改变2D纳米材料的结构和物理化学性质，从而可能影响其生态毒性。本文全面概述了石墨烯以外的二维纳米材料与有机物质的共价功能化策略和非共价相互作用，研究了改性后材料性能的变化。讨论的共价官能团化方法包括亲核取代反应、加成反应、缩合和配位。非共价相互作用按物质类型分类，包括与NOM、体内生物分子和合成化合物的相互作用。此外，该综述深入探讨了表面功能化对2D纳米材料对细菌和藻类毒性的影响。本讨论有助于对评估与2D纳米材料相关的潜在生态风险形成基础理解。
创新点
1. 提供了一个全面的共价功能化策略和非共价相互作用的概述，这些策略和相互作用超越了石墨烯，涉及多种2D纳米材料。
2. 分析了2D纳米材料与天然有机物（NOM）等环境物质的相互作用，以及这些相互作用如何改变2D纳米材料的结构和物理化学性质，进而影响其生态毒性。
3. 深入探讨了表面功能化如何影响2D纳米材料对细菌和藻类的毒性，这对于理解2D纳米材料的生态风险至关重要。
对于科研工作的启发
1. 研究展示了多种共价和非共价功能化方法，为科研人员提供了丰富的工具箱，以改善2D纳米材料的性能和生物相容性。
2. 强调了在2D纳米材料的设计和应用中考虑其环境稳定性和生态毒性的重要性，促进了对环境友好型纳米材料的研究。
3. 该研究促进了材料科学、环境科学和毒理学等不同学科之间的交叉合作，以全面评估2D纳米材料的潜在风险和应用。
思路延伸
1. 未来的研究可以关注2D纳米材料在环境中的长期行为，包括其降解路径和生态影响。
2. 探索2D纳米材料在生物医学领域的应用，如药物递送、生物传感和组织工程，同时评估其生物安全性。
3. 基于环境和生态毒性的研究结果，设计新型的环境友好型2D纳米材料，减少其对生态系统的潜在负面影响。
原文链接
Surface functionalization of two-dimensional nanomaterials beyond graphene: Applications and ecotoxicity
Adv. Colloid Interface Sci. (IF 15.9)
Pub Date : 2024-11-22
DOI : 10.1016/j.cis.2024.103357
Jin Zeng, Qing Zhao, Siyu Zhang, Shuo Deng, Daxu Liu, Xuejiao Zhang
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