近年来，随着工业化和城市化的迅速发展，水环境污染问题日益严重，特别是有机污染物的排放对水质造成了严重威胁。
本文旨在探究水环境中氧化石墨烯的光转化行为以及其在有机污染物吸附过程中的作用机制。
光转化作为氧化石墨烯的一项重要性质，能够利用光能促使物质发生化学反应，有望在水污染治理中发挥独特作用。
同时，氧化石墨烯由于其独特的结构特点，具有优异的吸附性能，可望用于有机污染物的高效去除。
本研究将通过一系列实验，系统分析氧化石墨烯在水环境中的光转化行为，深入揭示其在光催化降解有机污染物方面的潜力。
同时，通过吸附实验，探讨氧化石墨烯表面与有机污染物之间的相互作用机制，为其在水净化领域的应用提供理论和实验依据。
氧化石墨烯（Grapheneoxide，GO）是一种性质活泼且易溶亲水的二维碳纳米材料[10]。GO结构如图1.1所示，其表面结构上有许多C-O-C、-COON、-OH、C=O等功能性官能团。
这些功能性官能团的存在不仅可以增强材料的亲水性和活性，还可以给其他材料的复合提供结合位点，因此GO成为了近几年来的热点材料。
GO由于其独特的性能，其被广泛用于环境、电化学修饰电极、太阳能电池和催化等领域。在环境方面GO常被用于水污染处理，GO能够吸附水环境中的抗生素、金属离子和有机污染物等[1]。
Ramesha等[11]在实验中探究到GO能吸附95%的阳离子染料，这表明GO是非常好的吸附剂材料。
近年来许多人合成了GO复合材料，并研究它的吸附性能。Ahmad等使用溶剂热法合成了ZnO/GO复合材料，发现ZnO与GO的成功键合大大提升了对Pb(II)的吸附能力，ZnO/GO的最适pH和吸附剂用量为pH5和0.16g/L，最大吸附量达到909.09mg/g。
相对于质谱等方法，电化学具有灵敏度高、效率高等优点，近年来基于GO修饰电极的电化学传感器具有较好应用前景。
顾玲[2]制备了氧化石墨烯修饰碳糊电极(GO/CPE)，通过电化学方式检测到溶出峰电流与Zn2+呈良好的线性关系，即该修饰电极可用于实际检测且具有较好前景。
在太阳能电池领域，黄欣欣[12]合成了ZnO:RGO的前驱体液，发现RGO的加入能够把器件性能提高近20%，同时器件的寿命也有所提高。
因GO有着丰富官能团、较大表面积等特点，可用作碳质固体载体或助催化剂[4]。Lv等[13]制备了GO/BiPO4纳米复合材料，并得出GO/BiPO4比BiPO4表现出对亚甲基蓝更强的光催化活性。
近几年来，GO的独特性能给人类带来飞速发展的同时，其环境危害也成为了研究热门[14]。
GO会经过皮肤接触和食物摄取等多种方式进入到人体并产生影响[15]。有文献指出粒径较小的GO容易在空气中飘散随呼吸进入人体，被吸入的GO可聚集在呼吸道和肺泡内并随血液移动到其他结构中[16]，从而引起全身性的生物效应。
有报道称，锋利的小块石墨烯在与人体接触的时候有可能切穿并被人体细胞吸收，而较大尺寸的石墨烯因为无法排出体外而对人体造成伤害。
其次是水环境污染问题，随着GO的不断探索和利用，人类对其的需求量越来越大，与此同时，GO的各种工业、城市污水等进入了人类生活环境中。而进入水环境中的GO将会给人类生活环境带来更大的危害。
这是因为水环境中的GO性质稳定且会随水流动，所以GO的环境研究变得更加复杂。
在一些研究中，GO会吸附在斑马鱼胚胎绒毛表面，破坏胚胎的氧环境从而阻碍胚胎发育[17]。
Hu[18]等发现GO进入到水环境中后会覆在藻细胞表面形成遮蔽效应，从而引起它们之间的相互作用，引起细胞损伤。
最终，大量的GO会迁移到土壤中影响土壤微生物[19]。GO在植物中会诱导其氧化应激而破坏植物的生长基因，抑制植物多种酶的生成[20]。并且GO浓度会
改变植物的大小和叶片数量，当GO浓度升高时，GO的ROS水平和细胞死亡率也会增加。
随着GO的开发利用，大量GO会因为多种原因被排入到水体环境中。而随水流动的GO会在路过的所有地方留下足迹，造成对周围动植物的潜在危害。所以，GO的水环境行为研究十分有意义。
DOM是水中孔径小于0.45μm的有机物[35]。DOM主要是由酸类和蛋白质等组成，DOM一般由自然界动植物残体和藻类排泄物产生[36,37]。
在环境调查中发现，城市生活污水中DOM在总有机物里面的占比相对较高[38]。所以，就需考虑到水体环境中DOM的影响作用。
DOM具有复杂的组成和稳定的特性，-NH2、-OH、醌、=O、R-O-CH3等不同基团的存在会改变水环境中有机污染物的环境归趋[39,40]。
目前，DOM没有确定的分子结构，普遍认为DOM分子中含有-OH（酚）、-OH、-COOH等基团。
为了详细了解并比较DOM的分子结构和化学性质，根据DOM的极性、分子量、分子尺寸和疏水性以及DOM组分在酸和碱中的溶解度，将DOM划分为具有不同特性的类别[41]。
根据不同pH条件下的溶解度差异，将DOM分为不溶于酸的HA和酸碱可溶的FA[42,43]。另一种常见的XAD树脂分级技术是根据DOM中组分分布不同而分成疏水性、亲水性、中性、酸性等[44]。
更有研究表明，DOM是具有光学活性并带有颜色的物质，DOM会有三种反应方式，（1）光降解；（2）吸收光子后转移能量给污染物；（3）DOM光反应生成的活性中间体与污染物发生反应[45,46]。
因此，全面了解DOM的组成、结构和特性，将有助于我们研究DOM的水环境归趋。
水体环境中含有大量的DOM，这些DOM与GO之间的相互作用不可避免会影响到GO在水环境中的迁移和化学作用。
首先，在模拟日光照射的情况下，光敏化剂DOM会产生活性物种（如3DOM*，·OH，1O2等）[59]，而GO在光照条件下也可以产生相同活性物种和不同的活性物质。
所以两种物质叠加可能会促进污染物的光降解[60]，也可能是抑制作用；其次，DOM可以作为活性物质的遮光剂或猝灭剂从而抑制污染物的光降解[61]。
有研究发现石墨烯和HA同时存在时，细胞内的高氧化压力明显减少，代表HA可作为抗氧化剂于细胞内ROS发生反应，所以生物毒性降低了。
这一理论也被其他研究者所证实，如Deng等人[62]发现在模拟光照下，HA能够作为一种抗氧化剂与G-CdS产生的ROS相互反应，进而降低其氧化压力。
Gang等[63]人探索到HA在光反应过程中能与活性氧物种相互作用，最后生成CO2和其他产物。Chen等人[64]的研究发现HA可以和·OH相互作用，从而减少了GO对水生生物的毒性。
GO光降解污染物是通过活性物质来完成，DOM的存在消耗了GO产生的活性物质，即DOM存在对GO光反应会有抑制作用。
与之前叙述相同，光照条件下DOM也会生成·OH，由于叠加效应，DOM存在可能会对GO光反应会有促进作用，但这需要具体实验证实。
同时，DOM除了生成·OH外，Hwang等人发现DOM可能有滤光效应而使光强度降低[8]，光降解速率减小。
综上所述，需系统考察关于水环境中DOM对GO的光反应机理，和光反应后吸附污染物的影响。
本论文的目的是探讨GO在水体环境中的光转化机制，并考察水体环境中DOM存在的情况下对GO光转化行为的影响，以及光转化前后GO对含有不同取代基的多环芳烃衍生物吸附行为的研究。得到以下结论：
（1）通过表征结果可知在模拟光照情况下GO发生了一定程度的还原。在光照72h小时后，GO的横向尺寸和厚度减小，部分含氧官能团消失。
在Raman光谱中发现光照使PGO中π-共轭结构发生一定程度的恢复。通过探针捕获了模拟光照下GO生成的ROS。FFA检测的1O2拟稳态浓度约为2.3922×10-8M，pCBA检测的·OH拟稳态浓度约为14.7923×10-11M。
（2）分析了黑暗条件下三种DOM作用在GO上所带来的变化。根据FTIR发现，GO+DOM上GO的明显特征峰发生了峰值的变化，并且出现了DOM上的特征峰。
这是因为DOM和GO之间可发生极化、氢键和π-π等相互作用，进而影响GO的性质。同时，DOM能够提升GO的分散稳定性。
DOM吸附在GO表面，DOM上丰富的羧基和羟基突出到水中，使GO表面更具亲水性，GO之间提供空间斥力或静电排斥，促进GO在水中的分散。
三种DOM中，HA具有较多的芳香族成分和较强的疏水性，更容易吸附到GO表面，导致与GO颗粒的空间排斥更强。