光學材料的某些非線性性質是實現高性能集成光子器件的關鍵。光子芯片的許多重要功能，如全光開關，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構的材料是眾多的光學科研工作者的夢想，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區域的GO材料在高激發強度下可以出現飽和吸收、雙光子吸收和多光子吸收[6][50][51][52]，這種效應歸因于在SP3結構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*出現單光子吸收。石墨烯在飛秒脈沖激發下具有飽和吸收[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，通過控制GO氧化/還原的程度，實現SP2域到SP3域的比例調控，可以調整GO的非線性光學性質，這對于高次諧波的產生與應用是非常重要的。松散的氧化石墨分散在堿性溶液中形成類似石墨烯結構的單原子厚度的片段。制備氧化石墨改性

當前社會的快速發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，一旦進入生態環境，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極性小分子或聚合物制備出氧化石墨烯納米復合材料，吸附特性更加優異。制備氧化石墨改性當超過某上限后氧化石墨烯量子點的性質相當接近氧化石墨烯。

氧化石墨烯（GO）在很寬的光譜范圍內具有光致發光性質，同時也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯（GO）具有特殊的光學性質和多樣化的可修飾性，為石墨烯在光學、光電子學領域的應用提供了一個功能可調控的強大平臺[6]，其在光電領域的應用日趨***。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（RGO）應用于光電傳感，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，利用的是其在光的吸收、轉換、發射等光學方面的特殊性質，作為電子受體材料時，利用的是其優異的載流子遷移率等電學性質。本書前面的內容中對氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（RGO）的電學性質已經有了比較詳細的論述，本章在介紹其在光電領域的應用之前，首先對相關的光學性質部分進行介紹。

使得*在單層中排列的水蒸氣可以滲透通過納米通道。通過在GO納米片之間夾入適當尺寸的間隔物來調節GO間距，可以制造廣譜的GO膜，每個膜能夠精確地分離特定尺寸范圍內的目標離子和分子。水合作用力使得溶液中氧化石墨烯片層間隙的距離增大到1.3nm，真正有效、可自由通過的孔道尺寸為0.9nm，計算出水合半徑小于0.45nm的物質可以通過氧化石墨烯膜片，而水合半徑大于0.45nm的物質被截留，如圖8.4所示。例如，脫鹽要求GO的層間距小于0.7nm，以從水中篩分水合Na+（水合半徑為0.36nm）。通過部分還原GO以減小水合官能團的尺寸或通過將堆疊的GO納米片與小尺寸分子共價鍵合以克服水合力，可以獲得這種小間距。與此相反，如果要擴大GO的層間距至1~2nm，可在GO納米片之間插入剛性較大的化學基團或聚合物鏈（例如聚電解質），從而使GO膜成為水凈化、廢水回收、制藥和燃料分離等應用的理想選擇。如果使用更大尺寸的納米顆粒或納米纖維作為插層物，可以制備出間距超過2nm的GO膜，以用于生物醫學應用（例如人工腎和透析），這些應用需要大面積預分離生物分子和小廢物分子。氧化石墨片層的厚度約為1.1 ± 0.2 nm。

（1）將GO作為熒光共振能量轉移的受體，構建熒光共振能量轉移型氧化石墨烯生物傳感器，用于檢測各種生物分子。（2）可以將一些抗體鍵合在GO表面，構建成抗體型氧化石墨烯傳感器，通常是將GO作為熒光共振能量轉移或化學發光共振能量轉移的受體，以此來檢測抗原物質；或者利用GO比表面積較大能結合更多抗體的特點，將檢測信號進行進一步放大。（3）構建多肽型氧化石墨烯傳感器。因為GO是一種邊緣含有親水基團（-COOH，-OH及其他含氧基團）而基底具有高疏水性的兩性物質，當多肽與GO孵育時，多肽的芳環和其他疏水性殘基與GO的疏水性基底堆積，同時二者部分殘基之間也會存在靜電作用，這樣多肽組裝在GO上形成了多肽型氧化石墨烯傳感器。當多肽被熒光基團標記時，二者之間發生熒光共振能量轉移后，GO使熒光發生猝滅。石墨烯微片的缺陷有時使其無法滿足某些復合材料在抗靜電或導電、隔熱或導熱等方面的特殊要求。制備氧化石墨改性

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。制備氧化石墨改性

盡管氧化石墨烯自身可以發射熒光，但有趣的是它也可以淬滅熒光。這兩種看似相互矛盾的性質集于一身，正是由于氧化石墨烯化學成分的多樣性、原子和電子層面的復雜結構造成的。眾所周知，石墨形態的碳材料可以淬滅處于其表面的染料分子的熒光，同樣的，在GO和RGO中存在的SP2區域可以淬滅臨近一些物質的的熒光，如染料分子、共軛聚合物、量子點等，而GO的熒光淬滅效率在還原后還有進一步的提升。有很多文章定量分析了GO和RGO的熒光淬滅效率，研究表明，熒光淬滅特性來自于GO、RGO與輻射發生體之間的熒光共振能量轉移或者非輻射偶極-偶極耦合。制備氧化石墨改性