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，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)異的離子識別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過濾及仿生離子傳輸?shù)阮I(lǐng)域可能具有潛在的應(yīng)用價值1-3。GO經(jīng)過超聲可以穩(wěn)定地分散在水中，再通過傳統(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的氫鍵，力學(xué)性能優(yōu)異，易脫離基底而**存在。基于GO薄膜制備方法簡單、成本低、高通透性和高選擇性等優(yōu)點，其在水凈化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。GO制備簡單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙，可以實現(xiàn)超寬譜（從可見至太赫茲波段）探測。新型氧化石墨生產(chǎn)

盡管氧化石墨烯自身可以發(fā)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(zhì)集于一身，正是由于氧化石墨烯化學(xué)成分的多樣性、原子和電子層面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)造成的。眾所周知，石墨形態(tài)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(qū)域可以淬滅臨近一些物質(zhì)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(fā)生體之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移或者非輻射偶極-偶極耦合。鶴崗開發(fā)氧化石墨石墨烯微片的缺陷有時使其無法滿足某些復(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>

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(xué)還原，得到30nm厚的RGO薄膜，并測試了其滲透性能。實驗發(fā)現(xiàn)，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(xué)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(jié)構(gòu)損壞。與此結(jié)果相反，Liu等人29已經(jīng)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(fù)的方法，利用rGO膜的毛細(xì)管力和疏水性，通過水實現(xiàn)**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。

氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子，可作為配位體與具有空的價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），通過研究發(fā)現(xiàn)其對金屬離子的吸附機制主要為絡(luò)合反應(yīng)，即氧化石墨烯的表面官能團與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物，具體過程如圖8.7所示，由于形成的絡(luò)合物不溶于水，可通過沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。氧化石墨能夠應(yīng)用在交通運輸、建筑材料、能量存儲與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。

與石墨烯量子點類似，氧化石墨烯量子點也具備一些特殊的性質(zhì)。當(dāng)GO片徑達到若干納米量級的時候?qū)霈F(xiàn)明顯的限域效應(yīng)，其光學(xué)性質(zhì)會隨著片徑尺寸大小發(fā)生變化[48]，當(dāng)超過某上限后氧化石墨烯量子點的性質(zhì)相當(dāng)接近氧化石墨烯，這就提供了一種通過控制片徑尺寸分布改變氧化石墨烯量子點光響應(yīng)的手段。與GO類似，這種pH依賴來源于自由型zigzag邊緣的質(zhì)子化或者去質(zhì)子化。同樣，這也可以解釋以GO為前驅(qū)體通過超聲-水熱法得到的石墨烯量子點的光發(fā)射性能，在藍(lán)光區(qū)域其光發(fā)射性能取決于zigzag邊緣狀態(tài)，而綠色的熒光發(fā)射則來自于能級陷阱的無序狀態(tài)。通過控制氧化石墨烯量子點的氧化程度，可以控制其發(fā)光的波長。這一類量子點的光學(xué)性質(zhì)類似于GO，這說明只要片徑小于量子點，都會產(chǎn)生同樣的光學(xué)效應(yīng)，也就是在結(jié)構(gòu)上存在一個限域島狀SP2雜化的碳或者含氧基團在功能化過程中引入的缺陷狀態(tài)。與石墨烯量子點類似，氧化石墨烯量子點也具備一些特殊的性質(zhì)。浙江開發(fā)氧化石墨

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

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(dāng)尺寸的間隔物來調(diào)節(jié)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(nèi)的目標(biāo)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(zhì)可以通過氧化石墨烯膜片，而水合半徑大于0.45nm的物質(zhì)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(xué)基團或聚合物鏈（例如聚電解質(zhì)），從而使GO膜成為水凈化、廢水回收、制藥和燃料分離等應(yīng)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(yī)學(xué)應(yīng)用（例如人工腎和透析），這些應(yīng)用需要大面積預(yù)分離生物分子和小廢物分子。新型氧化石墨生產(chǎn)