氧化石墨烯(GO)的螯合作用大大缩短了Gd³⁺水溶液的质子弛豫时间。然而，导致弛豫值增加的因素和观测到的现象背后的机制仍然不明确。在这项工作中，我们研究了氧化石墨烯/Gd³⁺溶液的弛豫时间与氧化石墨烯的氧化水平和片状尺寸的关系。自旋-晶格弛豫率(r₁)和自旋-自旋弛豫率(r₂)随氧化程度的增加而增加。随着超声氧化石墨烯薄片粒径的减小，其弛豫度也随之增大。观察到的现象可以通过在这两个参数的影响下产生的边缘官能团数量的增加来解释。这些基团的含量、形成及与Gd³⁺离子的螯合。溶液的粘度不直接影响弛豫时间。使用高氧化水平和小粒径的氧化石墨烯样品，我们记录了高弛豫值:r₂ = 114.7 mM^-1 s^-1,r₁ = 97.0 mM^-1 s^-1。这为开发基于GO/Gd³⁺的MRI造影剂创造了直接途径。
 

图1. 三种氧化石墨烯样品的特征。(a) TGA曲线。(b) FTIR光谱。
 

图2. (a)与Gd³⁺水合离子相比，由GO-4.0、GO-3.6和GO-3.2三种不同原始GO样品制备的GO/Gd³⁺溶液的自旋晶格r₁和(b)自旋-自旋r₂弛豫度。
 

图3. 原始GO-4.0(a)，和超声处理后的sGO-4.0 (b)的SEM图像。

 
图4. 用sGO-4.0、sGO-3.6和sGO-3.2制备的sGO/Gd³⁺溶液的自旋晶格r₁ (a)和自旋-自旋r₂ (b)弛豫度，与Gd³⁺水离子相比。
 
        相关研究成果由俄罗斯喀山联邦大学化学研究所先进碳纳米材料实验室Anna Ziyatdinova等人于2024年发表在Journal of Molecular Liquids (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2024.124438 )上。原文：The NMR relaxivity of gadolinium (III) solutions as the function of oxidation level and flake size of graphene oxide

转自《石墨烯研究》公众号