氧化石墨烯（GO）在很寬的光譜范圍內(nèi)具有光致發(fā)光性質(zhì)，同時(shí)也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯（GO）具有特殊的光學(xué)性質(zhì)和多樣化的可修飾性，為石墨烯在光學(xué)、光電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個(gè)功能可調(diào)控的強(qiáng)大平臺(tái)[6]，其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用日趨***。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（RGO）應(yīng)用于光電傳感，主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時(shí)，利用的是其在光的吸收、轉(zhuǎn)換、發(fā)射等光學(xué)方面的特殊性質(zhì)，作為電子受體材料時(shí)，利用的是其優(yōu)異的載流子遷移率等電學(xué)性質(zhì)。本書(shū)前面的內(nèi)容中對(duì)氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（RGO）的電學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有了比較詳細(xì)的論述，本章在介紹其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用之前，首先對(duì)相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)部分進(jìn)行介紹。石墨烯具有很好的電學(xué)性質(zhì)，但氧化石墨本身卻是絕緣體(或是半導(dǎo)體)。黑龍江新型氧化石墨

在氧化石墨烯的納米孔道中，分布著氧化區(qū)域和納米sp2雜化碳區(qū)域，水分子在通過(guò)氧化區(qū)域時(shí)能夠與含氧官能團(tuán)形成氫鍵，從而增加了水流動(dòng)阻力，而在雜化碳區(qū)域水流阻力很小。芳香碳網(wǎng)中形成的大多數(shù)通路被含氧官能團(tuán)有效阻擋，從而分離海水中Na+和Cl-等小分子物質(zhì)12,13。相比于其他納米材料，GO為快速水輸送提供了較多優(yōu)越性能，如光滑無(wú)摩擦的表面，超薄的厚度和超高的機(jī)械強(qiáng)度，所有這些特性都提高了水的滲透性。前超濾膜、納濾膜、反滲透膜等膜技術(shù)，已經(jīng)成功地應(yīng)用到水處理的各個(gè)領(lǐng)域，引起越來(lái)越多的企業(yè)家和科學(xué)家的關(guān)注8-11。GO薄膜在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用主要是去除海水中的鹽離子，探究GO薄膜的離子傳質(zhì)行為具有更為重要的實(shí)用意義。哪些氧化石墨制造石墨烯微片的缺陷有時(shí)使其無(wú)法滿(mǎn)足某些復(fù)合材料在抗靜電或?qū)щ姟⒏魺峄驅(qū)岬确矫娴奶厥庖蟆?/p>

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(jī)制：（1）機(jī)械破壞，包括物理穿刺或者切割；（2）氧化應(yīng)激引發(fā)的細(xì)菌/膜物質(zhì)破壞；（3）包覆導(dǎo)致的跨膜運(yùn)輸阻滯和（或）細(xì)菌生長(zhǎng)阻遏；（4）磷脂分子抽提理論。GO作用于細(xì)菌膜表面的殺菌機(jī)制中，主要是GO與起始分子反應(yīng)（MolecularInitiatingEvents，MIEs）[51]的作用（圖7.3），包括GO表面活性引發(fā)的磷脂過(guò)氧化，GO片層結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)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(jī)制中對(duì)***的影響也是不同的，機(jī)械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO，能表現(xiàn)出更好的***能力，而氧化應(yīng)激理論則認(rèn)為GO尺寸越小，其***效果越好。

隨著材料領(lǐng)域的擴(kuò)張，人們對(duì)于材料的功能性需求更為嚴(yán)苛，迫切需要在交通運(yùn)輸、建筑材料、能量存儲(chǔ)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?xún)?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(biāo)，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(diǎn)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(qiáng)相互作用力，使GO之間很容易在不同體系中發(fā)生團(tuán)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(jìn)一步應(yīng)用。掃描隧道顯微鏡照片表明，在氧化石墨中氧原子排列為矩形。

當(dāng)前社會(huì)的快速發(fā)展造成了嚴(yán)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(jìn)入生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重威脅人類(lèi)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(dāng)前科研人員的研究熱點(diǎn)。相對(duì)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(tuán)（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(shí)，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。氧化石墨烯（GO）的厚度只有幾納米，具有兩親性。制備氧化石墨改性

松散的氧化石墨分散在堿性溶液中形成類(lèi)似石墨烯結(jié)構(gòu)的單原子厚度的片段。黑龍江新型氧化石墨

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(lèi)、油污、***、農(nóng)藥和腐植酸等有機(jī)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(cè)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)分子的相互作用機(jī)理差異很大。新的界面作用可在GO膜內(nèi)引入獨(dú)特的傳輸機(jī)制，導(dǎo)致更有效地從水中去除有機(jī)污染物。石墨烯和GO對(duì)有機(jī)物的吸附機(jī)理的研究表明，疏水作用、π-π鍵交互作用、氫鍵、共價(jià)鍵和靜電相互作用會(huì)影響石墨烯和GO對(duì)有機(jī)物的吸附能力。黑龍江新型氧化石墨