磁性石墨烯复合材料制备与应用研究进展

耿佳琦，门园丽，刘晨，袁才登

（天津大学化工学院，天津 300350）

石墨烯是一种新型碳纳米材料，由sp杂化的碳原子构成二维网状结构，具有优良的光电性能、机械性能、较大的比表面积、较强的吸附性、良好的热稳定性等特性。磁性纳米粒子兼具磁性和纳米的特性，具有小尺寸效应、超顺磁性、生物相容性和表面效应等，但磁性纳米粒子容易发生团聚，造成超顺磁性损失。近年来，有不少学者将石墨烯和磁性纳米粒子复合起来，以得到性能更好的磁性复合材料，应用于更广泛的领域。

磁性石墨烯复合材料的功能性比单独的石墨烯或磁性粒子的性能都要好，能弥补二者各自的不足。一般而言，磁性粒子能改善石墨烯在水中的分散性；石墨烯巨大的表面积可以负载大量磁性纳米颗粒，阻止其团聚，同时赋予磁性粒子新的性能。磁性石墨烯纳米材料在环境净化、生物及临床医学、微波吸收、锂离子电池等领域具有良好的应用潜能。根据近年来国内外对磁性石墨烯复合物的研究报道，不同的制备方法会导致复合物形态和性能上的差异，从而需要根据实际需求选择合适的制备方案。本文对磁性石墨烯复合物的主要制备方法进行了分析对比，并总结了各种方法的应用实例，希望为制备具有不同性质的磁性石墨烯材料提供参考，为拓展其新应用研究提供思路。

1 磁性石墨烯复合材料的制备

近年来，研究人员通过不同制备方法将各种磁性物质（如FeO、CoO、MTiO、Ni 等）与石墨烯复合，制备了具有不同形状和性能的磁性石墨烯复合材料。常见的制备方法主要有直接磁化、水热法、溶剂热法、化学共沉淀法、化学接枝法、微波辅助法、溶胶−凝胶法等。

在表1 中列出了磁性石墨烯的典型制备方法，同时指出了各方法的优缺点。水热法利用高温高压条件，使通常情况下难溶或不溶的物质溶解并重新结晶，生成磁性纳米的同时实现氧化石墨烯的还原，可以通过控制工艺条件来调节磁性纳米粒的晶体结构和形态；与水热法相类似，溶剂热法把磁性材料的前体溶解在非水溶剂中，在液相或超临界条件下发生反应而生成产物。水热/溶剂热法工艺简单，绿色环保，可同时完成纳米颗粒的生长及氧化石墨烯的还原。化学共沉淀法是把沉淀剂加入含有石墨烯的金属盐溶液中，使溶液中的阳离子沉淀在石墨烯表面，再通过干燥或煅烧得到磁性粒子，该方法产品性能优良，可调控产物生长形态。化学接枝法通过磁性纳米粒子及石墨烯表面的可反应基团与单体或大分子链发生反应而实现表面接枝，该方法所制备的磁性石墨烯比较稳定，且能对磁性粒子和石墨烯进行改性，改善产物性能。溶胶−凝胶法则是通过金属盐或醇盐等前体在石墨烯存在条件下发生溶胶−凝胶反应，在石墨烯表面形成磁性粒子，该方法所需反应温度较低，反应容易进行。可以看出，制备工艺不同，得到的磁性石墨烯的结构也不同，应该根据对产物的基本性能或应用目标来选取合适的制备工艺。

表1 磁性石墨烯常用制备方法对比

2 磁性石墨烯复合材料的应用

磁性石墨烯纳米复合材料集石墨烯和磁性纳米粒子的优点于一身，具有优异的光电性能、热稳定性、机械性能以及超顺磁性，且比表面积大、物理化学性能良好，在很多领域都有应用价值。近年来，学者们对磁性石墨烯复合材料在环境样品分离富集、催化剂、涂层耐腐蚀性、电磁波吸收及锂离子电池等方面展开了广泛而深入的研究。

2.1 环境样品的分离富集

人类在生产生活中，不断将废弃物排放到周围环境中，对土壤、大气及水资源造成严重污染，影响到人类健康安全。环境污染物样品基质复杂且含量较低，难以直接检测，为了有效富集目标产物，需选择良好的前处理萃取方法。1999 年Šafaříková等首次提出了一种基于磁性或可磁化吸附剂的新型固相萃取技术，称为磁性固相萃取（MSPE），将该方法引入环境样品前处理技术，可以直接在环境介质中进行富集并快速分离，与传统固相萃取相比，具有操作简单、绿色环保、效率高、传质阻力小、有机溶剂使用量少等优点。MSPE 基本萃取过程如图1所示，将磁性吸附剂直接添加到样品的溶液或悬浮液中，经过吸附剂表面的特征基团与目标分析物相互作用进行吸附，待吸附完成后，通过外部磁场作用力将磁性吸附剂与目标分析物一起从样品溶液中分离出来，然后用合适的溶剂将目标物从磁性吸附剂表面洗脱出来，之后进行样品分析。

图1 磁固相萃取过程操作

在MSPE 过程中，磁性吸附剂的选择至关重要，应具备较高的选择吸附性、较快的吸附速率、稳定的吸附解吸以及再生能力。磁性纳米粒子（铁、钴、镍等金属及其氧化物）体积小、比表面积大且具有超顺磁性，能为样品分析提供好的萃取效率。但纯铁氧体易发生团聚、选择性差、萃取量低，难以对复杂基质中的目标物进行分离、检测，因此需要对磁性材料表面进行化学官能团修饰。常见修饰材料包括高分子聚合物、表面活性剂及新型碳材料等，其中石墨烯具有特殊的物理性能及大比表面积，可与分散在样品中的有机分子形成π−π 堆叠作用，实现有效富集。用石墨烯/磁性纳米粒子复合材料作吸附剂已成为目前一个研究热点，其在分离和富集环境中有机污染物、重金属离子等方面展现出了优良的性能。

2.1.1 检测有机污染物

随着现代合成化学工业的兴起，人工合成的有机物越来越多，它们在生产、运输及使用过程中通过各种途径进入环境，并通过污染食物或水样进入人体，对人类健康造成了极大的威胁，但其在环境中的残留量通常较低，因此需采用选择性高、绿色环保且易回收的磁性石墨烯作吸附剂，对样品进行富集和测定分析。

农药、兽药、抗生素等种类繁多，化学结构复杂，建立有效、经济、快速的检测分析技术非常重要。Mahpishanian 等合成了一种核壳结构的FeO@SiO@GO−PEA 磁性吸附剂，氧化石墨烯能为吸附提供大量活性位点，且保证磁性微球的稳定性，提高复合材料的循环利用性，该吸附剂对6种有机磷农药的富集结果说明：在0.06～200μg/L范围内呈现良好的线性相关性，检出限为0.02～0.1μg/L；测定实际水果和蔬菜的回收率为90.4%～108.0%，水样的回收率为94.6%～104.2%。FeO@SiO@GO−PEA 吸附剂具有磁性分离速度快（<1min）、吸附剂重复使用性好（至少30 次）、萃取时间短（约5min）等优点，可以应用于快速、简单、高效的MSPE技术提取不同基质中的有机磷农药。Wang等基于磁性石墨烯，利用磁固相萃取结合液相色谱−质谱联用技术，对猪、鸡、牛肉中的47 种非甾体抗炎药（NSAID）残留进行检测。结果表明，磁性石墨烯能将NSAID快速有效地提取出来，30min即能达到吸附平衡，且在酸性条件下的提取效率更高，平均回收率达72.4%～97.1%。Zou 等采用一步法制备了α−FeO@RGO 纳米复合材料，研究其对四环素类抗生素（TAs）的吸附性能，结果发现α−FeO@RGO 对TAs 的吸附在20min 内达到平衡，吸附量与pH 无关，对金霉素（CTC）、四环素（TTC）、土霉素（OTC） 的最大吸附量分别为216.2mg/g、180.8mg/g 和98.4mg/g。与CTC 和TTC相比，OTC 的吸附量相对较低，是由于CTC 与Fe(Ⅲ)和RGO亲和力较弱的协同作用所致，且该吸附剂经过5 次吸附−解吸循环后仍具有较高的吸附量。

除以上有机污染物外，磁性石墨烯复合材料也可对多环芳烃、染料、添加剂、内分泌干扰物等进行分析。Cao 等采用化学沉淀法合成了G−FeO，作为磁固相萃取的吸附剂与气象色谱−质谱（GC−MS）相结合，建立了水样中多氯联苯（PCBs）的测试方法，超声波辅助下，仅20s便能达到最大提取量：线性范围宽、线性相关性好；实际水样的加标回收率为84.9%～108.5%，相对标准偏差为1.9%～6.5%。Pinsrithong 等合成了掺入藻酸盐水凝胶微球的多层多孔PPy−rGO−FeO复合材料，该复合吸附剂对6种低浓度邻苯二甲酸酯的检出限为0.005～0.01μg/L，说明可对痕量邻苯二甲酸酯进行检测，对实际瓶装水和饮料中的邻苯二甲酸进行提取，经过18 个萃取和解吸循环后，邻苯二甲酸盐的回收率仍保持在80%以上。杨成雄等采用原位生长法合成了金属−有机骨架ZIF−8@FeO复合物，并通过MSPE结合高效液相色谱法检测水中双酚A、雌酚酮、壬基酚和辛基酚4种内分泌干扰物，其线性范围为1.0～1000μg/L，检出限为0.42～0.81μg/L，表明该方法所需样品量小，适于痕量污染物的萃取。

2.1.2 吸附重金属离子

随着工业的快速发展，冶金、机械、煤炭和蓄电池制造等行业产生的废重金属离子进入环境，对生态平衡及动植物健康构成严重威胁。常见的重金属离子主要有Hg、Cr、Pb、Co、Cu、As、Cd等，重金属难以被生物降解，经过不断积聚会对环境和有机体产生毒害，因此选取合适有效的吸附材料至关重要。碳材料疏松多孔、比表面积大、吸附率高，是使用最广泛的吸附剂，而磁性材料能够使吸附剂在外加磁场作用下快速从水体中分离，所以将磁性石墨烯纳米复合材料应用于吸附重金属离子的研究越来越多。

Usman 等利用溶剂热法制备了羟丙基−−环糊精−石墨烯/FeO复合材料，其对重金属离子Pb、Cu的最大吸附量分别为50.39mg/g 和17.91mg/g，且循环利用3个周期后金属离子的吸附率仍大于85%。Suo 等合成了FeO−GO@SiO复合材料，并用于环境水样中痕量金属的灵敏测定，最佳条件下目标分析物的检出限在2.023～13.810ng/L范围，结果表明可同时测定不同环境水样中的7种重金属离子，且灵敏度高、回收率好。Chang 等通过水热、凝胶−溶胶法合成了MnFeO@TiO−rGO复合材料，研究其对环丙沙星（CIP）和Cu的吸附性能，结果表明其具有良好的吸附性，对CIP和Cu的最大吸附量分别为122.87mg/g和225.99mg/g，循环使用6 次后，对CIP 和Cu的吸附量仍可达到76.56mg/g和118.45mg/g。

可以看出，磁性石墨烯具有良好的预富集能力，基于磁性石墨烯材料的MSPE技术在很多领域具有良好应用前景，但要实现稳定性高、选择性良好的磁性吸附材料的商业化还有很长的路要走。因此需对磁性石墨烯进行表面修饰，改进合成方法，研究吸附机理，探索选择性高、稳定性好、萃取效率高的磁性石墨烯吸附剂。

2.2 催化剂

催化是现代化学工业中的重要科学技术，随着环保意识的增强和绿色化学的不断发展，环境友好型催化剂的开发越来越受到重视。传统固体催化剂具有高活性、高选择性、可循环利用等优点，但传质阻力大、难分离回收，将磁性纳米材料引入固体催化剂，能赋予其磁响应性、增大催化反应界面，通过外加磁场来分离回收，既实现了资源再利用又保护了环境，是未来催化剂发展的方向。

石墨烯作为理想催化剂载体，与磁性纳米颗粒结合可以制备出稳定易回收、循环可再生的高性能催化剂。Zhang 等通过水热法合成了可磁分离的铁酸镉/石墨烯（CdFeO/GR）光催化剂，用于降解水溶液中的有机染料亚甲基蓝（MB）。如图2所示，CdFeO吸收可见光受到激发，快速分离和转移光生电子−空穴对，空穴可以将HO氧化成HO·，HO·作为活性物质起到氧化分解MB 的作用，生成CO、HO或NO−等无害产物。光照下对MB的降解测试说明，CdFeO/GR具有良好的光催化活性，且3 次循环利用后，MB 的光降解率仍能达到83.36%以上。Sheoran等采用水热法合成了CoFe@rGO纳米杂化物，将其应用于环氧化物与胺的开环反应，结果表明在6min内可以100%转化率将不同芳族胺转化为相应的氨基醇，且回收性良好，最多可进行6 次催化反应。杜晨辉等通过共价键接枝法制备了磁性氧化石墨烯，以其作载体，咪唑盐型碱性离子液体为活性中心合成了负载型催化剂，用于合成碳酸二甲酯（DMC）的反应，DMC 的收率高达95%，重复使用5次后的催化活性依旧良好。

图2 亚甲基蓝在铁酸镉/石墨烯上的光催化降解

rGO与磁性纳米粒子的结合能更好地改善催化剂的催化性能及重复利用性，但磁性石墨烯催化剂的开发多处于研究阶段，仍存在一些需要进一步解决的问题：进一步提高磁性光催化剂对可见光的吸收利用效率；研究影响磁性粒子尺寸及分布的因素，实现可控调节；对磁性粒子及石墨烯进行表面修饰，提高催化剂的稳定性、磁响应性等。因此，需要不断探索创新，以便将来投入实际应用，提高效率，减轻污染，节约成本。

2.3 改善涂层耐腐蚀性能

金属材料良好的机械性能、工艺性能及物理性能使其在各领域广泛应用，但金属腐蚀会使金属材料受到损伤，引起安全事故或造成环境污染等问题。金属腐蚀主要是金属材料与环境中的O、HO或酸性介质等发生化学反应，研究者提出施加具有腐蚀抑制剂的有机涂层对阴极和阳极进行保护，阻碍腐蚀性物质与金属的直接接触，减缓腐蚀性离子的扩散。

环氧涂料以其出色的附着力和耐腐蚀性成为学术研究及工业应用的首选有机涂料，但环氧树脂在固化过程中，溶剂挥发会产生一些微孔，导致腐蚀性介质容易渗透涂层，对金属材料造成破坏[图3(a)]。为了改善环氧树脂的防腐性能，可以加入纳米填料减缓腐蚀离子的进入，如图3(b)所示。加入FeO纳米颗粒，当腐蚀性离子扩散到FeO/EP涂层界面时，FeO会与HO 和O反应，在金属表面形成钝化膜延缓腐蚀离子进入，延缓腐蚀动力学。石墨烯具有良好的阻隔性能，可以有效延长腐蚀离子的扩散路径，所以加入磁性石墨烯作填料可以更有效地减缓金属腐蚀作用，提高复合涂层耐腐蚀性能。Zhan等制备了GO−FeO@poly(DA+KH550)复合材料，研究其对环氧树脂防腐性能的协调作用，如图3(c)、(d)所示，在环氧基质中掺杂GO−FeO复合材料，石墨烯与FeO协同作用可以有效阻碍腐蚀介质在环氧基质中的扩散，降低腐蚀速率；多巴胺与KH550 间的自聚合使GO−FeO表面改性，改善了其在环氧树脂中的分散性，导致FeO@poly(DA+KH550)/EP复合涂层的接触角增大，与纯环氧涂层相比具有更大的疏水性，进一步增强了防腐性能，且测试结果表明，掺杂0.5%GO−FeO@poly(DA+KH550)能使复合涂层硬度比纯环氧涂层提高71.8%。Chhetri 等制备了FeO−NRG/环氧树脂防腐涂层，N 原子的加入能使FeO/石墨烯在环氧树脂基体中分布更均匀，促进涂层牢固地黏附在钢表面上形成抑制层，从而获得更佳的耐腐蚀性能，电化学分析表明掺杂0.5%的FeO−NRG，复合涂料的耐腐蚀性能较纯环氧树脂提升98.5%。

图3 各涂层对腐蚀性离子侵入抑制机理

为了响应市场需求，实现防腐涂料的智能化发展，需根据所处环境的不同，通过材料复合设计内部结构，使各组分防腐机制协调作用，提高材料防腐性能。

2.4 电磁波吸收材料

电磁波被称作“世界第四大公害”，为了解决电磁污染带来的问题，人们努力研究制备各种电磁波吸收材料。与传统的铁氧体吸波材料相比，磁性纳米吸波材料具有纳米晶体间的多重交换耦合作用、表面效应、晶格畸变多等特点，可以引起大的磁滞损耗。石墨烯的加入能有效降低吸收材料的密度，能为磁性粒子提供附着点，同时还原rGO表面残留的缺陷和官能团能引起电子极化并出现介电弛豫，在交变电场下可以有效传输电子，并将入射微波消耗掉转换成热能。基于以上考虑，将磁性纳米粒子嵌入到碳材料中，可以改善材料的复介电常数、复磁导率和阻抗匹配特性，获得高效轻巧的电磁波吸收材料。

Sun等利用溶剂热法制备了rGO−FeO复合材料，该材料充分利用了磁性和介电材料的电磁波吸收优势，其微波吸收机理如图4所示：FeO磁性粒子的自然共振和涡流损耗引起磁损耗；rGO−FeO复合材料中存在许多缺陷，这些缺陷会引起多次散射和界面极化，对入射波造成弛豫损耗；另外，rGO−FeO复合材料巨大长宽比和层状结构会在吸收体中引起多次反射，从而延长电磁波在该层中的传播路径，进一步提高了复合材料的吸收能力。微波吸收结果表明，复合材料在10.4～13.2GHz 时的反射损耗低于−10dB，涂层厚度为2.0mm，最小值为−15.38dB。当涂层厚度增加到4.0mm 时，低于−10dB 和−20dB 的反射损耗所对应的带宽分别为2GHz 和0.6GHz，在5.3GHz 时最小值为−26.4dB。Liu 等先通过热分解前体的方法合成碳掺杂ZnCoO蛋黄壳微球，再利用共沉淀法与磁性石墨烯混合制备ZnCoO/C/MG 复合材料。该复合材料的电磁波吸收测试表明吸收带宽为7.52GHz时，反射损耗高达−52.9dB，匹配厚度为3.9mm；当反射损耗超过−10dB 时，吸收带宽达4.48GHz，匹配厚度为3.5mm。ZnCoO/C/MG复合材料电磁波吸收性能提高的原因为：复合材料多组分结构在内部形成多个界面，丰富的界面可以被认为是电容结构，对电磁波衰减有很大作用；ZnCoO/C 蛋壳微球的空隙能引起多次反射，有效阻断电磁波的传播，并由于阻抗差导致电磁能量损耗，从而增强电磁波吸收能力。

图4 还原氧化石墨烯−四氧化三铁复合材料微波吸收机理

磁性石墨烯复合吸波材料通过与多组分复合，设计、构建不同微观结构，实现磁损耗、多次散射和界面极化等多种损耗机制协同作用，有利于提高阻抗匹配水平，削弱涡流效应的影响，从而达到“薄、轻、宽、强”的吸波效果。基于对吸波材料的应用要求和当前研究方向，磁性石墨烯复合吸波材料将主要朝规则化、高性能可持续化、易调节优化电磁参数的方向发展。

2.5 锂离子电池

当前，化石能源短缺和全球变暖导致的能源和环境问题日益凸显，大力发展安全、清洁和可再生能源成了不可逆转的趋势。锂离子电池作为绿色环保的二次电池，被广泛用于民用、商业和军事等领域，如移动电话、数码相机、摄像机、电动汽车、储能以及航空。目前锂离子电池负极材料主要为石墨化碳材料，正极为氧化钴锂等过渡金属氧化物，工作原理如图5所示。通过锂离子在正负极材料间嵌入或脱出实现充放电过程，但石墨烯存在理论容量小、初期容量衰减快、倍率性能差等问题，因此需开发高比能量的负极材料。与传统的碳基负极材料相比，过渡金属氧化物负极材料有更高的储锂容量（500～1000mA·h/g），但在电池充放电循环过程的嵌锂/脱锂会引起较大的体积效应，使得电池材料内部产生较大的机械应力，造成电极材料团聚、粉化甚至结构坍塌等问题，导致电池可逆比容量低、循环稳定性差。将二者结合制备金属氧化物/石墨烯复合材料能充分发挥协同作用，使制备的锂离子电池具有优良的比容量及稳定的循环性能。

图5 以钴酸锂作正极材料、石墨作负极材料为例的锂离子电池充放电示意

Li等通过水热法及碳化工艺合成了FeO@C/石墨烯、FeO@C 两种复合材料。FeO@C/石墨烯作为锂离子电池的负极材料时的电化学性能更好，可归因于：FeO@C/石墨烯具有更稳定的三层结构，可以有效提高电子和离子的快速导电，降低材料的内阻；FeO@C纳米颗粒紧密锚固在石墨烯上可抑制石墨烯片层重新堆积，阻止锂离子嵌入或脱出时FeO@C纳米颗粒发生聚集。电化学性能测试表明FeO@C/石墨烯具有高可逆容量，200mA/g下循环200次后，仍能提供901.5mA·h/g的高可逆容量。Wu 等采用两步法制备了双碳层三维网络复合材料C/FeO/rGO，先用水热法制备FeO/GO，再添加葡萄糖作为碳源，并进行退火，以获得C/FeO/rGO复合材料。碳材料的加入可以改善FeO/rGO电极材料的电导率及电子传输能力，三维网状结构能减轻充放电过程的体积膨胀，因此C/FeO/rGO作为负极材料，能改善锂离子电池的电化学性能，在0.2A/g 电流下循环300 次后，仍能保持844mA·h/g的容量。

通过上述实例可以看出，磁性石墨烯作为锂离子电池负极材料能提升其电化学性能、循环稳定性，但仍需进一步研究微观结构与电化学性能的关系，探索其充放电机制及协调作用机制，以期得到性能更好的锂离子电池。

2.6 其他领域的应用

基于独特的电学、磁学性能、良好的生物相容性、低毒性等特定，磁性石墨烯在传感器的构建、药物传输等方面也具有良好的应用前景。

Li 等采用溶剂热法制备了FeO@rGO 复合材料，并通过可逆加成−裂解−链转移（RAFT）聚合技术构建了Au@FeO@rGO−MIPs 新型电化学传感器，用该传感器检测水中莱克多巴胺（RAC）的响应电流信号，结果表明Au@FeO@rGO−MIPs 修饰的电极可在低浓度（<0.1μmol/L）时以动态线性范围确定RAC，该传感器的检测极限达0.02nmol/L，对RAC 具有很高的结合亲和力和选择性，且重现性好。Farani 等先对GO 进行氨基化改性，然后采用溶剂热法将FeO磁性粒子附着到氨基改性的石墨烯上，通过共价结合制备功能性磁性微球MG−NH−PFG，并进行了应用于抗癌药（阿霉素）的药物负载和释放研究，结果表明MG−NH−PFG可有效负载肿瘤化疗药物，在pH=7.4时性能最佳；MTT分析表明复合材料无毒，48h后细胞存活率超过85%。Liang 等先采用化学共沉淀法制备了MGO，再将−环糊精−透明质酸聚合物（−CDHA）接枝到MGO上，制备−CDHA修饰的磁性氧化石墨烯纳米复合材料。将CDHA−MGO 应用于靶向药物传递，研究阿霉素的药物载量和释放性能，结果表明，CDHA 能有效提高阿霉素的负载量，最高达485.43mg/g，且CDHA−MGO 能实现pH和红外光双重刺激反应性药物释放，显著提高了化疗的敏感性。

3 结语与展望

总结分析了近年来国内外磁性石墨烯的主要制备方法和在各领域的应用研究进展，各制备方法均有优缺点，且应用研究中也存在一些需要改进的地方。

（1）石墨烯（或氧化石墨烯）生产技术已经在国内得到迅速发展，生产工艺的环境污染问题越来越小，人们已经开发了不同于传统采用强酸强氧化剂的新工艺路线，如利用微波爆破工艺制备石墨烯，这些新工艺为石墨烯功能材料的开发及应用提供了有利条件。

（2）磁性石墨烯作为吸附剂的研究是分离科学中的研究热点，但萃取基质大多为水样，目标物多为金属离子及含有苯环的物质，应用范围还比较局限；在吸附过程中起主要作用的是石墨烯中独特的离域π 键，而经GO 还原得到的rGO 的吸附位点会减少，导致吸附容量下降，应进一步对石墨烯或磁性颗粒进行功能化改性，增加吸附位点，提高吸附选择性，拓宽研究范围。

（3）磁性石墨烯在催化剂、涂层防腐、电磁波吸收等方面都具有良好的应用前景，但石墨烯表面负载的磁性纳米颗粒的粒径及其分布、团聚程度等仍是难题，需要进一步对石墨烯或者磁性颗粒进行有效的表面改性，设计材料内部结构，制备出形貌尺寸可控、性能更优的磁性石墨烯复合材料。

（4）磁性石墨烯在传感器方面已有许多探索，但仍需进一步优化传感器体积和结构，提高其精度和灵敏度；磁性石墨烯的生物安全性有待验证，在临床医学中是否会对人体产生毒害也需进一步考察，各种潜在应用也有需要进一步开发，希望早日将这种新型材料应用于实际生活。