氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的重要衍生物之一，广泛应用于污水处理、海水淡化、生物传感器等诸多领域。从分子水平揭示GO/水界面处水的结构特点将为GO材料的开发与设计提供有益帮助。
本文利用Langmuir膜天平与和频振动光谱(SFG)联用的方法测定了GO/水界面处水的结构特点。研究发现，SFG谱图中，3000-3600 cm-1范围的OH伸缩振动峰强度较高，在谱图中占主导位置。这主要是由于GO表面带负电荷，表面静电场诱导双电层中水分子的取向而产生的χ(3)信号所致，而非来自最接近GO表面的1.0 nm以内的界面信号(χ(2))。通过增加溶液离子强度(0.1-1.0 M)获得的GO/水界面信号显示3000-3600 cm-1范围的OH伸缩振动峰强度较弱，说明在GO/水界面处实际只有极少的水分子形成氢键结构，不同于一些文献报道的模拟计算结果中水分子形成有序的氢键网络结构。因此，本工作通过SFG与Langmuir膜天平联用的方法揭示了GO/水界面处水的结构特点，这将有利于深入理解GO材料中水的结构特性。同时，该方法也可能有助于揭示其他二维材料的界面水结构。
本工作以《Probing the Structure of Water at the Interface with Graphene Oxide Using Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy》为题在线发表于The Journal of Physical Chemistry C上。洪永明博士为论文第一作者，王新平教授为通讯作者。感谢国家自然科学基金（No. 21873085）对本工作的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.1c08328