單層氧化石墨膜

近年來(lái)研究者發(fā)現(xiàn)石墨烯由于它獨(dú)特的零帶隙結(jié)構(gòu)，對(duì)所有波段的光都無(wú)選擇性的吸收，且具有超快的恢復(fù)時(shí)間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨(dú)特的非線性可飽和吸收特性將其制作成可飽和吸收體應(yīng)用于調(diào)Q摻鉺光纖激光器、被動(dòng)鎖模光纖激光器已經(jīng)成為超快脈沖激光器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。2009年，Bao等[82]人使用單層石墨烯作為鎖模光纖激光器的可飽和吸收體首先實(shí)現(xiàn)了通信波段的超短孤子脈沖輸出，脈沖寬度達(dá)到了756fs。他們證實(shí)了由于泡利阻塞原理，零帶隙材料石墨烯在強(qiáng)激光激發(fā)下可以容易的實(shí)現(xiàn)可飽和吸收，而且這種可飽和吸收是與頻率不相關(guān)的，即石墨烯作為可飽和吸收體可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有波長(zhǎng)的光都有可飽和吸收作用。氧化石墨烯（GO）的光學(xué)性質(zhì)與石墨烯有著很大差別。單層氧化石墨膜

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。開發(fā)氧化石墨膜氧化石墨的親水性好，易于分散到水泥基復(fù)合材料中。

多層氧化石墨烯（GO）膜在不同pH水平下去除水中有機(jī)物質(zhì)的系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)和機(jī)理研究。該研究采用逐層組裝法制備了PAH/GO雙層膜，對(duì)典型單價(jià)離子（Na+，Cl-）和多價(jià)離子（SO42-，Mg2+）以及有機(jī)染料（亞甲藍(lán)MB，羅丹明R-WT）和藥物和個(gè)人護(hù)理品（三氯生TCS，三氯二苯脲TCC）在反滲透膜系統(tǒng)中通過(guò)GO膜的行為進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在pH=7時(shí)，無(wú)論其電荷、尺寸或疏水性質(zhì)如何，GO膜能夠高效去除多價(jià)陽(yáng)離子/陰離子和有機(jī)物，但對(duì)于單價(jià)離子的去除率較低。傳統(tǒng)的納濾膜通常帶負(fù)電，且只能去除帶有負(fù)電荷的多價(jià)離子和有機(jī)物。隨著pH的變化，GO膜的關(guān)鍵性質(zhì)（例如電荷，層間距）發(fā)生***變化，導(dǎo)致不同的pH依賴性界面現(xiàn)象和分離機(jī)制，一些有機(jī)物（例如三氯二苯脲）的分子形狀由于這種有機(jī)物與GO膜的碳表面的遷移性和π-π相互作用而極大地影響了它們的去除。

氧化石墨烯經(jīng)還原處理后，對(duì)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(duì)于導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等要求更高的應(yīng)用中。在還原過(guò)程，含氧官能團(tuán)的去除和控制過(guò)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(chǎng)景。例如，通過(guò)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(guò)還原條件進(jìn)行適當(dāng)?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(jìn)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(guò)起始前驅(qū)體材料四倍，對(duì)氧化石墨烯進(jìn)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。GO成為制作傳感器極好的基本材料。

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(tuán)使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾，同時(shí)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(jìn)行加工。另外，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（染料分子、量子點(diǎn)及上轉(zhuǎn)換納米材料）的熒光。這些特點(diǎn)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(diǎn)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(duì)CdSe/ZnS量子點(diǎn)的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、71±1%和97±1%，因此與其他碳材料相比，GO具有更好的熒光猝滅效果[77]。松散的氧化石墨分散在堿性溶液中形成類似石墨烯結(jié)構(gòu)的單原子厚度的片段。制備氧化石墨濾餅

將氧化石墨暴露在強(qiáng)脈沖光線下，例如氙氣燈也能得到石墨烯。單層氧化石墨膜

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(fù)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(jī)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(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，即將上述藥物負(fù)載到GO基材料上，形成GO-藥物混合物材料。這對(duì)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。單層氧化石墨膜