氧化石墨烯表面含有-OH和-COOH等豐富的官能團(tuán)，在水中可發(fā)生去質(zhì)子化等反應(yīng)帶有負(fù)電荷，由于靜電作用將金屬陽(yáng)離子吸附至表面；相反的，如果水中pH等環(huán)境因素發(fā)生變化，氧化石墨烯表面也可攜帶正電荷，則與金屬離子產(chǎn)生靜電斥力，二者之間的吸附作用**減弱。而靜電作用的強(qiáng)弱與氧化石墨烯表面官能團(tuán)產(chǎn)生的負(fù)電荷相關(guān)，其受環(huán)境pH值的影響較明顯。Wang44等人的研究證明，在pH＞pHpzc時(shí)（pHpzc=3.8），GO表面的官能團(tuán)可發(fā)生去質(zhì)子化反應(yīng)而帶負(fù)電，可有效吸附鈾離子U(VI)，其吸附量可達(dá)到1330mg/g。靜電作用的強(qiáng)弱與氧化石墨烯表面官能團(tuán)產(chǎn)生的負(fù)電荷相關(guān)。多層氧化石墨涂料

當(dāng)前社會(huì)的快速發(fā)展造成了嚴(yán)重的重金屬離子污染，重金屬離子毒性大、分布廣、難降解，一旦進(jìn)入生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重威脅人類的生命健康。目前，含重金屬離子廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、膜分離法、離子交換法、吸附法等等。而使用納米材料吸附重金屬離子成為當(dāng)前科研人員的研究熱點(diǎn)。相對(duì)活性炭、碳納米管等碳基吸附材料，氧化石墨烯的比表面積更大，表面官能團(tuán)（如羧基、環(huán)氧基、羥基等）更為豐富，具有很好的親水性，可以與金屬離子作用富集分離水相中的金屬離子；同時(shí)，氧化石墨烯片層可交聯(lián)極性小分子或聚合物制備出氧化石墨烯納米復(fù)合材料，吸附特性更加優(yōu)異。開發(fā)氧化石墨銷售GO表面的各種官能團(tuán)使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾。

GO膜在水處理中的分離機(jī)理尚存在諸多爭(zhēng)議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為通過(guò)尺寸篩分以及帶電的目標(biāo)分離物與納米孔之間的靜電排斥機(jī)理實(shí)現(xiàn)分離，如圖8.3所示。氧化石墨烯膜的分離通道主要由兩部分構(gòu)成：1）氧化石墨烯分離膜中不規(guī)則褶皺結(jié)構(gòu)形成的半圓柱孔道；2）氧化石墨烯分離膜片層之間的空隙。除此之外，由氧化石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷引起的納米孔道對(duì)于水分子的傳輸提供了額外的通道19-22。Mi等23研究認(rèn)為干態(tài)下通過(guò)真空過(guò)濾制備的氧化石墨烯片層間隙的距離約為0.3nm。

石墨烯可與多種傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料形成異質(zhì)結(jié)，如硅[64][65][66]，鍺[67]，氧化鋅[68]，硫化鎘[69]、二硫化鉬[70]等。其中，石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)器件是目前研究**為***、光電轉(zhuǎn)換效率比較高（AM1.5）的一類光電器件?；诠?石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器（SGPD），獲得了極高的光伏響應(yīng)[71]。相比于光電流響應(yīng)，它不會(huì)因產(chǎn)生焦耳熱而產(chǎn)生損耗。基于化學(xué)氣象沉積法（CVD）生長(zhǎng)的石墨烯光電探測(cè)器有很多其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先有極高的光伏響應(yīng)，其次有極小的等效噪聲功率可以探測(cè)極微弱的信號(hào)，常見的硅-石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)如圖9.8所示。調(diào)控反應(yīng)過(guò)程中氧化條件，減少面內(nèi)大面積反應(yīng)，減少缺陷，提升還原效率。

光學(xué)材料的某些非線性性質(zhì)是實(shí)現(xiàn)高性能集成光子器件的關(guān)鍵。光子芯片的許多重要功能，如全光開關(guān)，信號(hào)再生，超快通信都離不開它。找尋一種具有超高三階非線性，并且易于加工各種功能性微納結(jié)構(gòu)的材料是眾多的光學(xué)科研工作者的夢(mèng)想，也是成功研制超高性能全光芯片的必由之路。超快泵浦探針光譜表明，重度功能化的具有較大SP3區(qū)域的GO材料在高激發(fā)強(qiáng)度下可以出現(xiàn)飽和吸收、雙光子吸收和多光子吸收[6][50][51][52]，這種效應(yīng)歸因于在SP3結(jié)構(gòu)域的光子中存在較大的帶隙。相反，在具有較小帶隙的SP2域中的*出現(xiàn)單光子吸收。石墨烯在飛秒脈沖激發(fā)下具有飽和吸收[52]，而氧化石墨烯在低能量下為飽和吸收，高能量下則具有反飽和吸收[51]。因此，通過(guò)控制GO氧化/還原的程度，實(shí)現(xiàn)SP2域到SP3域的比例調(diào)控，可以調(diào)整GO的非線性光學(xué)性質(zhì)，這對(duì)于高次諧波的產(chǎn)生與應(yīng)用是非常重要的。氧化石墨烯（GO）的光學(xué)性質(zhì)與石墨烯有著很大差別。呼和浩特合成氧化石墨

GO具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)性能，可以通過(guò)熒光能量共振轉(zhuǎn)移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體。多層氧化石墨涂料

氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在光電傳感領(lǐng)域的應(yīng)用，其基本依據(jù)是本章前面部分所涉及到的各種光學(xué)性質(zhì)。氧化石墨烯因含氧官能團(tuán)的存在具備了豐富的光學(xué)特性，在還原為還原氧化石墨烯的過(guò)程中，不同的還原程度又具備了不同的性質(zhì)，從結(jié)構(gòu)方面而言，是其SP2碳域與SP3碳域相互分割、相互影響、相互轉(zhuǎn)化帶來(lái)了如此豐富的特性。也正是這些官能團(tuán)的存在，使得氧化石墨烯可以方便的采用各種基于溶液的方法適應(yīng)多種場(chǎng)合的需要，克服了CVD和機(jī)械剝離石墨烯在轉(zhuǎn)移和大面積應(yīng)用時(shí)存在的缺點(diǎn)，也正是這些官能團(tuán)的存在，使其便于實(shí)現(xiàn)功能化修飾，為其在不同場(chǎng)景的應(yīng)用提供了一個(gè)廣闊的平臺(tái)。多層氧化石墨涂料