綠色氧化石墨改性

氧化石墨烯（GO）表面有羥基、羧基、環(huán)氧基、羰基等親水性的活性基團，且片層間距較大，使得氧化石墨烯具有超大比表面積和***的離子交換能力。GO的結(jié)構(gòu)與水通蛋白相類似，而蛋白質(zhì)本身具有優(yōu)異的離子識別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過濾及仿生離子傳輸?shù)阮I(lǐng)域可能具有潛在的應(yīng)用價值1-3。GO經(jīng)過超聲可以穩(wěn)定地分散在水中，再通過傳統(tǒng)成膜方法如旋涂、滴涂和真空抽濾等處理后，GO微片可呈現(xiàn)肉眼可見的層狀薄膜堆疊，在薄膜的層與層之間形成具有選擇性的二維納米通道。除此之外，GO由于片層間存在較強的氫鍵，力學性能優(yōu)異，易脫離基底而**存在?；贕O薄膜制備方法簡單、成本低、高通透性和高選擇性等優(yōu)點，其在水凈化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。氧化石墨烯（GO）的比表面積很大，厚度小。綠色氧化石墨改性

氧化石墨烯（GO）與石墨烯的另一個區(qū)別是在吸收紫外/可見光后會發(fā)出熒光。通常可以在可見光波段觀測到兩個峰值，一個在藍光段（400-500nm），另一個在紅光段（600-700nm）。關(guān)于氧化石墨烯發(fā)射熒光的機理，學界仍有爭論。此外，氧化石墨烯的熒光發(fā)射會隨著還原的進行逐漸變化，在輕度化學還原過程中觀察到GO光致發(fā)光光譜發(fā)生紅移，這一發(fā)現(xiàn)與其他人觀察到的發(fā)生藍移的現(xiàn)象相矛盾。這從另一個方面說明了氧化石墨烯結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和性質(zhì)的多樣性。無污染氧化石墨導(dǎo)熱膜調(diào)控反應(yīng)過程中氧化條件，減少面內(nèi)大面積反應(yīng)，減少缺陷，提升還原效率。

氧化石墨烯同時具有熒光發(fā)射和熒光淬滅特性，廣義而言，其自身已經(jīng)可以作為一種傳感材料，在生物、醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用充分說明了這一點。經(jīng)過功能化的氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在更加***的領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用，特別在光探測、光學成像、新型光源、非線性器件等光電傳感相關(guān)領(lǐng)域有著豐富的應(yīng)用。光電探測器是石墨烯問世后**早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。2009年,Xia等利用機械剝離的石墨烯制備出了***個石墨烯光電探測器（MGPD）[2]，如圖9.6，以1-3層石墨烯作為有源層，Ti/Pd/Au作源漏電極，Si作為背柵極并在其上沉淀300nm厚的SiO2，在電極和石墨烯的接觸面上因為功函數(shù)的不同，能帶會發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場。

氧化石墨烯（GO）的光學性質(zhì)與石墨烯有著很大差別。石墨烯是零帶隙半導(dǎo)體，在可見光范圍內(nèi)的光吸收系數(shù)近乎常數(shù)（～2.3%）；相比之下，氧化石墨烯的光吸收系數(shù)要小一個數(shù)量級（～0.3%）[9][10]。而且，氧化石墨烯的光吸收系數(shù)是波長的函數(shù)，其吸收曲線峰值在可見光與紫外光交界附近，隨著波長向近紅外一端移動，吸收系數(shù)逐漸下降。對紫外光的吸收（200-320nm）會表現(xiàn)出明顯的π-π*和n-π*躍遷，而且其強度會隨著含氧基團的出現(xiàn)而增加[11]。氧化石墨烯（GO）的光響應(yīng)對其含氧基團的數(shù)量十分敏感[12]。隨著含氧基團的去除，氧化石墨烯（GO）在可見光波段的的光吸收率迅速上升，**終達到2.3%這一石墨烯吸收率的上限。靜電作用的強弱與氧化石墨烯表面官能團產(chǎn)生的負電荷相關(guān)。

RGO制備簡單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙，可以實現(xiàn)超寬譜（從可見至太赫茲波段）探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測器的響應(yīng)率可以提高若干倍以上。因此，在CVD石墨烯方案的基礎(chǔ)上，研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結(jié)構(gòu)的光電探測器。對于RGO-Si器件，帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累，是影響光響應(yīng)的重要因素[72]。2014年，Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上，而后通過熱處理對氧化石墨烯進行熱還原，制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質(zhì)結(jié)的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下，***實現(xiàn)了從可見光(532nm)到太赫茲波(2.52THz，118.8mm)的超寬譜光探測。在所有波段中，探測器對10.6mm的長波紅外具有比較高的光響應(yīng)率可達9mA/W。GO的摻量對于水泥復(fù)合材料的提升效果也有差異。附近哪里有氧化石墨導(dǎo)電

氧化石墨片層的厚度約為1.1 ± 0.2 nm。綠色氧化石墨改性

氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子，可作為配位體與具有空的價電子軌道的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成不溶于水的絡(luò)合物，從而有效去除溶液中的金屬離子。Madadrang等45制得乙二胺四乙酸/氧化石墨烯復(fù)合材料（EDTA-GO），通過研究發(fā)現(xiàn)其對金屬離子的吸附機制主要為絡(luò)合反應(yīng)，即氧化石墨烯的表面官能團與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物，具體過程如圖8.7所示，由于形成的絡(luò)合物不溶于水，可通過沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。綠色氧化石墨改性