氧化石墨烯(GO)與石墨烯的另一個區別是在吸收紫外/可見光后會發出熒光。通常可以在可見光波段觀測到兩個峰值,一個在藍光段(400-500nm),另一個在紅光段(600-700nm)。關于氧化石墨烯發射熒光的機理,學界仍有爭論。此外,氧化石墨烯的熒光發射會隨著還原的進行逐漸變化,在輕度化學還原過程中觀察到GO光致發光光譜發生紅移,這一發現與其他人觀察到的發生藍移的現象相矛盾。這從另一個方面說明了氧化石墨烯結構的復雜性和性質的多樣性。石墨烯以優異的聲、光、熱、電、力等性質成為各新型材料領域追求的目標。制備氧化石墨技術
GO作為新型的二維結構的納米材料,具有疏水性中間片層與親水性邊緣結構,特殊的結構決定其優異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機制:(1)機械破壞,包括物理穿刺或者切割;(2)氧化應激引發的細菌/膜物質破壞;(3)包覆導致的跨膜運輸阻滯和(或)細菌生長阻遏;(4)磷脂分子抽提理論。GO作用于細菌膜表面的殺菌機制中,主要是GO與起始分子反應(MolecularInitiatingEvents,MIEs)[51]的作用(圖7.3),包括GO表面活性引發的磷脂過氧化,GO片層結構對細菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取,GO表面催化引發的活性自由基等。另外,GO的尺寸在上述不同的***機制中對***的影響也是不同的,機械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO,能表現出更好的***能力,而氧化應激理論則認為GO尺寸越小,其***效果越好。官能化氧化石墨導熱常州第六元素公司可以生產多個型號的氧化石墨。
在光通信領域,徐等人開發了飛秒氧化石墨烯鎖模摻鉺光纖激光器,與基于石墨烯的可飽和吸收體相比,具有性能有所提升,并且具有易于制造的優點[95],這是GO/RGO在與光纖結合應用**早的報道之一。在傳感領域,Sridevi等提出了一種基于腐蝕布拉格光柵光纖(FBG)外加GO涂層的高靈敏、高精度生化傳感器,該方法在檢測刀豆球蛋白A中進行了試驗[96]。為了探索光纖技術和GO特性結合的優點,文獻[97]介紹了不同的GO涂層在光纖樣品上應用的特點,還分析了在傾斜布拉格光柵光纖FBG(TFBG)表面增加GO涂層對折射率(RI)變化的影響,論證了這種構型對新傳感器的發展的適用性。圖9.14給出了歸一化的折射率變化數據,顯示了這種構型在多種傳感領域應用的可能。
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。氧化石墨片層的厚度約為1.1 ± 0.2 nm。
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。氧化石墨烯(GO)的比表面積很大,厚度小。寧波新型氧化石墨
減少面內難以修復的孔洞,從而提升還原石墨烯的本征導電性。制備氧化石墨技術
氧化石墨烯(GO)的比表面積很大,而厚度只有幾納米,具有兩親性,表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用,易于化學修飾,同時具有良好的生物相容性,超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。另外,GO具有獨特的電子結構性能,可以通過熒光能量共振轉移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體(染料分子、量子點及上轉換納米材料)的熒光。這些特點都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發現,將CdSe/ZnS量子點作為熒光供體,石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體,以上幾種碳材料對CdSe/ZnS量子點的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、71±1%和97±1%,因此與其他碳材料相比,GO具有更好的熒光猝滅效果[77]。制備氧化石墨技術