光學(xué)材料的某些非線性性質(zhì)是實現(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...

GO作為新型的二維結(jié)構(gòu)的納米材料，具有疏水性中間片層與親水性邊緣結(jié)構(gòu)，特殊的結(jié)構(gòu)決定其優(yōu)異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機制：（1）機械破壞，包括物理穿刺或者切割；（2）氧化應(yīng)激引發(fā)的細菌/膜物質(zhì)破壞；（3）包覆導(dǎo)致的跨膜運輸阻滯和（或）細菌生長阻遏；（4）磷脂分子抽提理論。GO作用于細菌膜表面的殺菌機制中，主要是GO與起始分子反應(yīng)（Molecular Initiating Events，MIEs）[51]的作用（圖7.3），包括GO表面活性引發(fā)的磷脂過氧化，GO片層結(jié)構(gòu)對細菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取，GO表面催化引發(fā)的活性自由基等。另外，GO的尺寸在上述不同的***機制...

隨著材料領(lǐng)域的擴張，人們對于材料的功能性需求更為嚴苛，迫切需要在交通運輸、建筑材料、能量存儲與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域應(yīng)用性質(zhì)更加優(yōu)良的材料出現(xiàn)，石墨烯以優(yōu)異的聲、光、熱、電、力等性質(zhì)成為各新型材料領(lǐng)域追求的目標，作為前驅(qū)體的GO以其靈活的物理化學(xué)性質(zhì)、可規(guī)模化制備的特點更成為應(yīng)用基礎(chǔ)研究的熱電。雖然GO具有諸多特性，但是由于范德華作用以及π-π作用等強相互作用力，使GO之間很容易在不同體系中發(fā)生團聚，其在納米尺度上表現(xiàn)的優(yōu)異性能隨著GO片層的聚集***的降低直至消失，極大地阻礙了GO的進一步應(yīng)用。石墨烯以優(yōu)異的聲、光、熱、電、力等性質(zhì)成為各新型材料領(lǐng)域追求的目標。呼和浩特官能化氧化石墨GO作為一種新型的藥...

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)...

Su等人28利用氫碘酸和抗壞血酸對PET基底上的多層氧化石墨烯薄膜進行化學(xué)還原，得到30nm厚的RGO薄膜，并測試了其滲透性能。實驗發(fā)現(xiàn)，對He原子和水分子完全不能透過。而厚度超過100 nm的RGO薄膜對幾乎所有氣體、液體和腐蝕性化學(xué)試劑（如HF）是高度不可滲透的。特殊的阻隔性能歸因于石墨烯層壓板的高度石墨化和在還原過程中幾乎沒有結(jié)構(gòu)損壞。與此結(jié)果相反，Liu等人29已經(jīng)證明了通過HI蒸氣和水輔助分層制備**式超薄rGO膜的簡便且可重復(fù)的方法，利用rGO膜的毛細管力和疏水性，通過水實現(xiàn)**終的分層。采用真空抽濾在微孔濾膜基底上制備厚度低至20nm的**式rGO薄膜。石墨烯以優(yōu)異的聲、光、熱、...

在GO還原成RGO的過程中，材料的導(dǎo)電性、禁帶特性和折射率都會發(fā)生連續(xù)變化，形成獨特而優(yōu)異的可調(diào)諧型新材料。2014年，澳大利亞微光子學(xué)中心賈寶華教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組***發(fā)現(xiàn)在用激光直寫氧化石墨烯薄膜形成微納米結(jié)構(gòu)的過程中，材料的非線性可以實現(xiàn)激光功率可控的動態(tài)調(diào)諧。與傳統(tǒng)的非線性材料相比，氧化石墨烯的三階非線性高出了整整1000倍，隨著氧化石墨烯中的氧成分逐漸減少，而非線性也呈現(xiàn)出被動態(tài)調(diào)諧的豐富變化。不但材料的非線性系數(shù)的大小產(chǎn)生改變，其非線性吸收和折射率也發(fā)生變化，并且，這種豐富的非線性特性完全可以實現(xiàn)動態(tài)操控。同時具有良好的生物相容性，超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行...

氧化石墨烯（GO）的比表面積很大，而厚度只有幾納米，具有兩親性，表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾，同時具有良好的生物相容性，超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。另外，GO具有獨特的電子結(jié)構(gòu)性能，可以通過熒光能量共振轉(zhuǎn)移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體（染料分子、量子點及上轉(zhuǎn)換納米材料）的熒光。這些特點都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發(fā)現(xiàn)，將CdSe/ZnS量子點作為熒光供體，石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體，以上幾種碳材料對CdSe/ZnS量子點的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、7...

當前社會的快速發(fā)展造成了嚴重的重金屬離子污染，重金屬離子毒性大、分布廣、難降解，一旦進入生態(tài)環(huán)境，嚴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前科研人員的研究熱點。相對活性炭、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（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，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。GO的生物毒性除了有濃度依賴性，還會因GO原料的不同而呈現(xiàn)出毒性數(shù)據(jù)的多樣性...

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?？梢栽诳梢姽獠ǘ斡^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(xué)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(xué)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。將氧化石墨暴露在強脈沖光線下，例如氙氣燈也能得到石墨烯。無污染氧化石墨膜氧化石墨烯表面的-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...

氧化石墨烯經(jīng)還原處理后，對于提高其導(dǎo)電性、比表面等大有裨益，使得石墨烯可以應(yīng)用于對于導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等要求更高的應(yīng)用中。在還原過程，含氧官能團的去除和控制過程本身也可成為石墨烯改性的一種方式，根據(jù)還原方式的不同得到的石墨烯也具有不同的特性和應(yīng)用場景。例如，通過熱還原方式得到的還原氧化石墨烯結(jié)構(gòu)、形貌、組分可通過還原條件進行適當?shù)恼{(diào)控。Dou等1人介紹了在氬氣流下在1100-2000°C的溫度范圍內(nèi)進行熱處理得到的石墨烯結(jié)構(gòu)和吸附性能的研究。所得到石墨烯粉體材料的表面積增加至超過起始前驅(qū)體材料四倍，對氧化石墨烯進行熱還原處理提高了氧化石墨烯的熱學(xué)性能，賦予了氧化石墨烯材料熱管理方面的應(yīng)用。當超過某...

隨著材料領(lǐng)域的擴張，人們對于材料的功能性需求更為嚴苛，迫切需要在交通運輸、建筑材料、能量存儲與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域應(yīng)用性質(zhì)更加優(yōu)良的材料出現(xiàn)，石墨烯以優(yōu)異的聲、光、熱、電、力等性質(zhì)成為各新型材料領(lǐng)域追求的目標，作為前驅(qū)體的GO以其靈活的物理化學(xué)性質(zhì)、可規(guī)?；苽涞奶攸c更成為應(yīng)用基礎(chǔ)研究的熱電。雖然GO具有諸多特性，但是由于范德華作用以及π-π作用等強相互作用力，使GO之間很容易在不同體系中發(fā)生團聚，其在納米尺度上表現(xiàn)的優(yōu)異性能隨著GO片層的聚集***的降低直至消失，極大地阻礙了GO的進一步應(yīng)用。氧化石墨是由牛津大學(xué)的化學(xué)家本杰明·C·布羅迪在1859年用氯酸鉀和濃硝酸混合溶液處理石墨的方法制得。生產(chǎn)氧化...

氧化石墨烯基納濾膜水通量遠遠大于傳統(tǒng)的納濾膜，但是氧化石墨烯納濾膜對鹽離子的截留率還有待提高。Gao等26利用過濾法在氧化石墨烯片層中間混合加入多壁碳納米管（MWCNTs），復(fù)合膜的通量達到113 L/（m2.h.MPa），對于鹽離子截留率提高，對于Na2SO4截留率可達到83.5%。Sun等27提出了一種全新的、精確可控的基于GO的復(fù)合滲透膜的設(shè)計思路，通過將單層二氧化鈦（TO）納米片嵌入具有溫和紫外（UV）光照還原的氧化石墨烯（GO）層壓材料中，所制備的RGO/TO雜化膜表現(xiàn)出優(yōu)異的水脫鹽性能。減少面內(nèi)難以修復(fù)的孔洞，從而提升還原石墨烯的本征導(dǎo)電性。黑龍江附近哪里有氧化石墨氧化石墨烯經(jīng)還原...

與石墨烯量子點類似，氧化石墨烯量子點也具備一些特殊的性質(zhì)。當GO片徑達到若干納米量級的時候?qū)霈F(xiàn)明顯的限域效應(yīng)，其光學(xué)性質(zhì)會隨著片徑尺寸大小發(fā)生變化[48]，當超過某上限后氧化石墨烯量子點的性質(zhì)相當接近氧化石墨烯，這就提供了一種通過控制片徑尺寸分布改變氧化石墨烯量子點光響應(yīng)的手段。與GO類似，這種pH依賴來源于自由型zigzag邊緣的質(zhì)子化或者去質(zhì)子化。同樣，這也可以解釋以GO為前驅(qū)體通過超聲-水熱法得到的石墨烯量子點的光發(fā)射性能，在藍光區(qū)域其光發(fā)射性能取決于zigzag邊緣狀態(tài)，而綠色的熒光發(fā)射則來自于能級陷阱的無序狀態(tài)。通過控制氧化石墨烯量子點的氧化程度，可以控制其發(fā)光的波長。這一類量子...

由于較低的毒性和良好的生物相容性，石墨烯材料在細胞成像方面**了一股研究熱潮。石墨烯及其衍生物本身具有特殊的平面結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，或者經(jīng)過熒光染料分子標記之后，可用于體外細胞與***光學(xué)成像[63-66]，使其在**顯像和***方面具有很大的應(yīng)用前景。Dai 課題組[67]***利用納米尺寸的聚乙二醇功能化氧化石墨烯(GO-PEG)的近紅外發(fā)光性質(zhì)用于細胞成像。他們將抗體利妥昔單抗（anti-CD20）與納米GO-PEG 共價結(jié)合形成納米GO-PEG-anti-CD20，然后將納米GO-PEG和納米GO-PEG-anti-CD20與B細胞或T細胞在培養(yǎng)液中4℃培養(yǎng)1h，培養(yǎng)液中納米GO-PEG的...

GO在生理學(xué)環(huán)境下容易發(fā)生聚**影響其負載藥物的能力，因此需要對GO進行功能化修飾來解決其容易團聚的問題。目前功能化修飾主要有以下幾種：（1）共價鍵修飾，由于GO表面豐富的含氧官能團（羥基、羧基、環(huán)氧基），可與多種親水性大分子通過酯鍵、酰胺鍵等共價鍵連接完成功能化，改善其穩(wěn)定性、生物相容性等。常見的大分子有聚乙二醇(PEG)、聚賴氨酸、聚丙烯(PAA)和聚醚酰亞胺(PEI)等；（2）非共價鍵修飾[22-24]，GO片層內(nèi)碳原子共同形成一個大的π 鍵，能夠通過非共價π-π作用與芳香類化合物相互結(jié)合，不同種類的生物分子也可以通過氫鍵作用、范德華力和疏水作用等非共價作用力與GO結(jié)構(gòu)中的SP2雜化部分...

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)化帶來了如此豐富的特性。也正是這些官能團的存在，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)多種場合的需要，克服了CVD和機械剝離石墨烯在轉(zhuǎn)移和大面積應(yīng)用時存在的缺點，也正是這些官能團的存在，使其便于實現(xiàn)功能化修飾，為其在不同場景的應(yīng)用提供了一個廣闊的平臺。氧化石墨烯（GO）是印刷電子、催化、儲能、分離膜、生物醫(yī)...

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)...

GO在生理學(xué)環(huán)境下容易發(fā)生聚**影響其負載藥物的能力，因此需要對GO進行功能化修飾來解決其容易團聚的問題。目前功能化修飾主要有以下幾種：（1）共價鍵修飾，由于GO表面豐富的含氧官能團（羥基、羧基、環(huán)氧基），可與多種親水性大分子通過酯鍵、酰胺鍵等共價鍵連接完成功能化，改善其穩(wěn)定性、生物相容性等。常見的大分子有聚乙二醇(PEG)、聚賴氨酸、聚丙烯(PAA)和聚醚酰亞胺(PEI)等；（2）非共價鍵修飾[22-24]，GO片層內(nèi)碳原子共同形成一個大的π 鍵，能夠通過非共價π-π作用與芳香類化合物相互結(jié)合，不同種類的生物分子也可以通過氫鍵作用、范德華力和疏水作用等非共價作用力與GO結(jié)構(gòu)中的SP2雜化部分...

工業(yè)化和城市化導(dǎo)致天然地表水體中的有毒化學(xué)品排放，其中包括酚類、油污、***、農(nóng)藥和腐植酸等有機物，這些污染物在制藥，石化，染料，農(nóng)藥等行業(yè)的廢水中***檢測到。許多研究集中在從水溶液中有效去除這些有毒污染物，如光催化，吸附和電解54-57。在這些方法中，由于吸附技術(shù)低成本，高效率和易于操作，遠遠優(yōu)于其他技術(shù)。與傳統(tǒng)的膜材料不同，GO作為碳質(zhì)材料與有機分子的相互作用機理差異很大。新的界面作用可在GO膜內(nèi)引入獨特的傳輸機制，導(dǎo)致更有效地從水中去除有機污染物。石墨烯和GO對有機物的吸附機理的研究表明，疏水作用、π-π鍵交互作用、氫鍵、共價鍵和靜電相互作用會影響石墨烯和GO對有機物的吸附能力。GO表...

GO作為一種新型的藥物載體材料，以其良好的生物相容性、較高的載藥率、靶向給藥等方面得到廣泛的關(guān)注。GO作為遞送藥物的載體，它不僅可以負載小分子藥物，也可以與抗體、DNA、蛋白質(zhì)等大分子結(jié)合，如圖7.2所示。普通的有機藥物很多都含有π結(jié)構(gòu)，而這些藥物的水溶性都非常差，而GO具有較好的親水性，因此可以借助分散性較好的GO基材料來解決這個問題，即將上述藥物負載到GO基材料上，形成GO-藥物混合物材料。這對改善難溶***物的水溶性，降低藥物不良反應(yīng)以及提高藥物穩(wěn)定性和生物利用度等方面有非常重要的研究意義。石墨、碳纖維、碳納米管和GO可以作為熒光受體。生產(chǎn)氧化石墨使用方法GO的載藥作用也可促進間充質(zhì)干細...

氧化石墨烯（GO）的比表面積很大，而厚度只有幾納米，具有兩親性，表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾，同時具有良好的生物相容性，超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。另外，GO具有獨特的電子結(jié)構(gòu)性能，可以通過熒光能量共振轉(zhuǎn)移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體（染料分子、量子點及上轉(zhuǎn)換納米材料）的熒光。這些特點都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發(fā)現(xiàn)，將CdSe/ZnS量子點作為熒光供體，石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體，以上幾種碳材料對CdSe/ZnS量子點的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、7...

石墨烯是一種在光子和光電子領(lǐng)域十分有吸引力的材料，與別的材料相比有很多優(yōu)點[1]。作為一種零帶隙材料，石墨烯的光響應(yīng)譜覆蓋了從紫外到THz范圍；同時，石墨烯在室溫下就有著驚人的電子輸運速度，這使得光子或者等離子體轉(zhuǎn)換為電流或電壓的速度極快；石墨烯的低耗散率以及可以把電磁場能量限定在一定區(qū)域內(nèi)的性質(zhì)，帶來了很強的光與石墨烯相互作用。雖然還原氧化石墨烯（RGO）缺少本征石墨烯中觀測到的電子輸運效應(yīng)以及其它一些凝聚態(tài)物質(zhì)效應(yīng)，但其易于規(guī)?；苽洹⑿再|(zhì)可調(diào)等優(yōu)異特性，使其在傳感檢測領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。氧化石墨能夠應(yīng)用在交通運輸、建筑材料、能量存儲與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。杭州無污染氧化石墨光電器件是在微電子...

GO的載藥作用也可促進間充質(zhì)干細胞的成骨分化。如用攜帶正電荷NH3+的GO（GO-NH3+）和攜帶負電荷COOH-的GO（GOCOOH-）交替層疊使其**外層為GO-COOH-，以這種GO作為載體，攜帶骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（BMP-2）和P物質(zhì)（SP）附著到鈦（Ti）種植體上，結(jié)果以Ti為基底，表面覆蓋GO-COOH-，攜帶BMP-2和SP（Ti/GO-/SP/BMP-2）種植體周圍的新骨生成量要明顯多于Ti/SP/BMP-2、Ti/GO-/BMP-2、Ti/GO-/SP。這證明GO可以同時攜帶BMP-2和SP到達局部并緩慢釋放，增加局部BMP-2和SP的有效劑量且發(fā)揮生物活性作用[89,90]...

氧化石墨烯（GO）的比表面積很大，而厚度只有幾納米，具有兩親性，表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾，同時具有良好的生物相容性，超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。另外，GO具有獨特的電子結(jié)構(gòu)性能，可以通過熒光能量共振轉(zhuǎn)移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體（染料分子、量子點及上轉(zhuǎn)換納米材料）的熒光。這些特點都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發(fā)現(xiàn)，將CdSe/ZnS量子點作為熒光供體，石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體，以上幾種碳材料對CdSe/ZnS量子點的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、7...

GO的載藥作用也可促進間充質(zhì)干細胞的成骨分化。如用攜帶正電荷NH3+的GO（GO-NH3+）和攜帶負電荷COOH-的GO（GOCOOH-）交替層疊使其**外層為GO-COOH-，以這種GO作為載體，攜帶骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（BMP-2）和P物質(zhì)（SP）附著到鈦（Ti）種植體上，結(jié)果以Ti為基底，表面覆蓋GO-COOH-，攜帶BMP-2和SP（Ti/GO-/SP/BMP-2）種植體周圍的新骨生成量要明顯多于Ti/SP/BMP-2、Ti/GO-/BMP-2、Ti/GO-/SP。這證明GO可以同時攜帶BMP-2和SP到達局部并緩慢釋放，增加局部BMP-2和SP的有效劑量且發(fā)揮生物活性作用[89,90]...