石墨烯是一種在光子和光電子領域十分有吸引力的材料，與別的材料相比有很多優點[1]。作為一種零帶隙材料，石墨烯的光響應譜覆蓋了從紫外到THz范圍；同時，石墨烯在室溫下就有著驚人的電子輸運速度，這使得光子或者等離子體轉換為電流或電壓的速度極快；石墨烯的低耗散率以及可以把電磁場能量限定在一定區域內的性質，帶來了很強的光與石墨烯相互作用。雖然還原氧化石墨烯（RGO）缺少本征石墨烯中觀測到的電子輸運效應以及其它一些凝聚態物質效應，但其易于規模化制備、性質可調等優異特性，使其在傳感檢測領域展現出極大的應用前景。碳基填料可以提高聚合物的熱導率，但無法像提高導電性那么明顯，甚至低于有效介質理論。單層氧化石墨圖片

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。綠色氧化石墨涂料氧化石墨烯（GO）的厚度只有幾納米，具有兩親性。

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注。GO作為遞送藥物的載體，它不僅可以負載小分子藥物，也可以與抗體、DNA、蛋白質等大分子結合，如圖7.2所示。普通的有機藥物很多都含有π結構，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基材料來解決這個問題，即將上述藥物負載到GO基材料上，形成GO-藥物混合物材料。這對改善難溶***物的水溶性，降低藥物不良反應以及提高藥物穩定性和生物利用度等方面有非常重要的研究意義。

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。GO的摻量對于水泥復合材料的提升效果也有差異。

Su等人28利用氫碘酸和抗壞血酸對PET基底上的多層氧化石墨烯薄膜進行化學還原，得到30nm厚的RGO薄膜，并測試了其滲透性能。實驗發現，對He原子和水分子完全不能透過。而厚度超過100nm的RGO薄膜對幾乎所有氣體、液體和腐蝕性化學試劑（如HF）是高度不可滲透的。特殊的阻隔性能歸因于石墨烯層壓板的高度石墨化和在還原過程中幾乎沒有結構損壞。與此結果相反，Liu等人29已經證明了通過HI蒸氣和水輔助分層制備**式超薄rGO膜的簡便且可重復的方法，利用rGO膜的毛細管力和疏水性，通過水實現**終的分層。采用真空抽濾在微孔濾膜基底上制備厚度低至20nm的**式rGO薄膜。氧化石墨可以通過用強氧化劑來處理石墨來制備。單層氧化石墨圖片

通過調控氧化石墨烯的結構，降低氧化程度，降低難分解的芳香族官能團。單層氧化石墨圖片

解決GO在不同介質中的解理和分散等問題是實現GO廣泛應用的重要前提。此外，不同的應用體系往往要不同的功能體現和界面結合等特征，故而要經常對GO表面進行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團，也可在GO表面引入其他功能基團，或者利用GO之間和GO與其它物質間的共價鍵或非共價鍵作用進行化學反應接枝其他官能團。由于GO結構的不確定性，以上均屬于一大類復雜的GO化學，導致采用化學方式對GO進行修飾與改性機理復雜化，很難得到結構單一的產品。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問題，但是對GO復合材料優異性能的期望使得非常必要總結對GO進行修飾改性的常用方法和技術，同時也是氧化石墨烯相關材料應用能否實現穩定、可控規模化應用的關鍵。單層氧化石墨圖片