氧化石墨烯(GO)的光學性質與石墨烯有著很大差別。石墨烯是零帶隙半導體,在可見光范圍內的光吸收系數近乎常數(~2.3%);相比之下,氧化石墨烯的光吸收系數要小一個數量級(~0.3%)[9][10]。而且,氧化石墨烯的光吸收系數是波長的函數,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,吸收系數逐漸下降。對紫外光的吸收(200-320nm)會表現出明顯的π-π*和n-π*躍遷,而且其強度會隨著含氧基團的出現而增加[11]。氧化石墨烯(GO)的光響應對其含氧基團的數量十分敏感[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。氧化石墨烯(GO)的厚度只有幾納米,具有兩親性。黑龍江新型氧化石墨
RGO制備簡單、自身具有受還原程度調控的帶隙,可以實現超寬譜(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,探測器的響應率可以提高若干倍以上。因此,在CVD石墨烯方案的基礎上,研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結構的光電探測器。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異質結的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下,***實現了從可見光(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率可達9mA/W。關于氧化石墨類型從微觀方面,GO的聚集、分散、尺寸和官能團也對水泥基復合材料的力學性能有影響。
利用化學交聯和物理手段調控氧化石墨烯基膜片上的褶皺和片層間的距離是制備石墨烯基納濾膜的主要手段。由于氧化石墨烯片層間隙距離小,Jin等24利用真空過濾法在石墨烯片層間加入單壁碳納米管(SWCNT),氧化石墨烯片層間的距離明顯增加,水通量可達到6600-7200L/(m2.h.MPa),大約是傳統納濾膜水通量的100倍,對于染料的截留率達到97.4%-98.7%。Joshi等25研究了真空抽濾GO分散液制備微米級厚度層狀GO薄膜的滲透作用。通過一系列實驗表明,GO膜在干燥狀態下是真空壓實的,但作為分子篩浸入水中后,能夠阻擋所有水合半徑大于0.45nm的離子,半徑小于0.45nm的離子滲透速率比自由擴散高出數千倍,且這種行為是由納米毛細管網絡引起的。異常快速滲透歸因于毛細管樣高壓作用于石墨烯毛細管內部的離子。GO薄膜的這一特性在膜分離領域具有非常重要的應用價值。
在推動以氧化石墨烯為載體的新藥進入臨床試驗前,勢必會面臨諸多挑戰:(1)優化氧化石墨烯的制備方法及生產工藝,使其具有可重復性,并能精確控制氧化石墨烯的尺寸和質量;(2)比較好使用劑量的摸索,找到以氧化石墨烯為載體的***療效和毒性之間的平衡點;(3)其他表面修飾劑的開發,需具有良好生物相容性且修飾后的氧化石墨烯能在短時間內被生物體***;(4)毒理學方法的進一步規范,系統闡明以氧化石墨烯為載體***的潛在毒性;(5)體內外模型的建立,***評價氧化石墨烯***的生物相容性,使其能更好地轉化到臨床。此外,以氧化石墨烯為載體的***在大規模工業化生產和應用時,還需考慮到對人體和環境的不利影響,是否可能導致潛在的人體暴露和環境污染問題,這些有待于進一步研究。氧化石墨烯是有著非凡價值的新材料,將會在生物醫學領域發揮舉足輕重的作用。GO成為制作傳感器極好的基本材料。
近年來研究者發現石墨烯由于它獨特的零帶隙結構,對所有波段的光都無選擇性的吸收,且具有超快的恢復時間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨特的非線性可飽和吸收特性將其制作成可飽和吸收體應用于調Q摻鉺光纖激光器、被動鎖模光纖激光器已經成為超快脈沖激光器研究領域的熱點。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現了通信波段的超短孤子脈沖輸出,脈沖寬度達到了756fs。他們證實了由于泡利阻塞原理,零帶隙材料石墨烯在強激光激發下可以容易的實現可飽和吸收,而且這種可飽和吸收是與頻率不相關的,即石墨烯作為可飽和吸收體可實現對所有波長的光都有可飽和吸收作用。氧化石墨的結構和性質取決于合成它的方法。呼和浩特氧化石墨
氧化石墨可以通過用強氧化劑來處理石墨來制備。黑龍江新型氧化石墨
GO/RGO在光纖傳感領域會有越來越多的應用,其基本的原理是利用石墨烯及氧化石墨烯的淬滅特性、分子吸附特性以及對金屬納米結構的惰性保護作用等,通過吸收光纖芯層穿透的倏逝波改變光纖折射率或者基于表面等離子體共振(SPR)效應影響折射率。GO/RGO可以在光纖的側面、端面對光進行吸收或者反射,而為了增加光與GO/RGO層的相互作用,采用了不同光纖幾何彎曲形狀,如直型、U型、錐型和雙錐型等。有鉑納米顆粒修飾比沒有鉑納米顆粒修飾的氧化石墨烯薄膜光纖傳感器靈敏度高三倍,為多種氣體的檢測提供了一個理想的平臺。黑龍江新型氧化石墨