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(tuán)，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(shí)別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過(guò)濾及仿生離子傳輸?shù)阮I(lǐng)域可能具有潛在的應(yīng)用價(jià)值1-3。GO經(jīng)過(guò)超聲可以穩(wěn)定地分散在水中，再通過(guò)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(jiàn)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(qiáng)的氫鍵，力學(xué)性能優(yōu)異，易脫離基底而**存在?；贕O薄膜制備方法簡(jiǎn)單、成本低、高通透性和高選擇性等優(yōu)點(diǎn)，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(gè)區(qū)別是在吸收紫外/可見(jiàn)光后會(huì)發(fā)出熒光。通?？梢栽诳梢?jiàn)光波段觀測(cè)到兩個(gè)峰值，一個(gè)在藍(lán)光段（400-500nm），另一個(gè)在紅光段（600-700nm）。關(guān)于氧化石墨烯發(fā)射熒光的機(jī)理，學(xué)界仍有爭(zhēng)論。此外，氧化石墨烯的熒光發(fā)射會(huì)隨著還原的進(jìn)行逐漸變化，在輕度化學(xué)還原過(guò)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(lán)移的現(xiàn)象相矛盾。這從另一個(gè)方面說(shuō)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(wú)污染氧化石墨導(dǎo)熱膜調(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。

氧化石墨烯同時(shí)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(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。經(jīng)過(guò)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(cè)、光學(xué)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(cè)器是石墨烯問(wèn)世后**早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。2009年,Xia等利用機(jī)械剝離的石墨烯制備出了***個(gè)石墨烯光電探測(cè)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?yàn)楣瘮?shù)的不同，能帶會(huì)發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)。

氧化石墨烯（GO）的光學(xué)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(jiàn)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(gè)數(shù)量級(jí)（～0.3%）[9][10]。而且，氧化石墨烯的光吸收系數(shù)是波長(zhǎng)的函數(shù)，其吸收曲線峰值在可見(jiàn)光與紫外光交界附近，隨著波長(zhǎng)向近紅外一端移動(dòng)，吸收系數(shù)逐漸下降。對(duì)紫外光的吸收（200-320nm）會(huì)表現(xiàn)出明顯的π-π*和n-π*躍遷，而且其強(qiáng)度會(huì)隨著含氧基團(tuán)的出現(xiàn)而增加[11]。氧化石墨烯（GO）的光響應(yīng)對(duì)其含氧基團(tuán)的數(shù)量十分敏感[12]。隨著含氧基團(tuán)的去除，氧化石墨烯（GO）在可見(jiàn)光波段的的光吸收率迅速上升，**終達(dá)到2.3%這一石墨烯吸收率的上限。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)。

RGO制備簡(jiǎn)單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙，可以實(shí)現(xiàn)超寬譜（從可見(jiàn)至太赫茲波段）探測(cè)。氧化石墨烯的還原程度對(duì)探測(cè)性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測(cè)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(kāi)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(cè)器。對(duì)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(guò)熱處理對(duì)氧化石墨烯進(jìn)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(cè)器。該探測(cè)器在室溫下，***實(shí)現(xiàn)了從可見(jiàn)光(532nm)到太赫茲波(2.52THz，118.8mm)的超寬譜光探測(cè)。在所有波段中，探測(cè)器對(duì)10.6mm的長(zhǎng)波紅外具有比較高的光響應(yīng)率可達(dá)9mA/W。GO的摻量對(duì)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(tuán)含有孤對(duì)電子，可作為配位體與具有空的價(jià)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(guò)研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)金屬離子的吸附機(jī)制主要為絡(luò)合反應(yīng)，即氧化石墨烯的表面官能團(tuán)與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物，具體過(guò)程如圖8.7所示，由于形成的絡(luò)合物不溶于水，可通過(guò)沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。綠色氧化石墨改性