解決GO在不同介質(zhì)中的解理和分散等問題是實(shí)現(xiàn)GO廣泛應(yīng)用的重要前提。此外，不同的應(yīng)用體系往往要不同的功能體現(xiàn)和界面結(jié)合等特征，故而要經(jīng)常對GO表面進(jìn)行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團(tuán)，也可在GO表面引入其他功能基團(tuán)，或者利用GO之間和GO與其它物質(zhì)間的共價鍵或非共價鍵作用進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)接枝其他官能團(tuán)。由于GO結(jié)構(gòu)的不確定性，以上均屬于一大類復(fù)雜的GO化學(xué)，導(dǎo)致采用化學(xué)方式對GO進(jìn)行修飾與改性機(jī)理復(fù)雜化，很難得到結(jié)構(gòu)單一的產(chǎn)品。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問題，但是對GO復(fù)合材料優(yōu)異性能的期望使得非常必要總結(jié)對GO進(jìn)行修飾改性的常用方法和技術(shù)，同時也是氧化石墨烯相關(guān)材料應(yīng)用能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可控規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵。氧化石墨仍然保留石墨母體的片狀結(jié)構(gòu)，但是兩層間的間距(約0.7nm)大約是石墨中層間距的兩倍。合成氧化石墨粉體

氧化石墨烯同時具有熒光發(fā)射和熒光淬滅特性，廣義而言，其自身已經(jīng)可以作為一種傳感材料，在生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用充分說明了這一點(diǎn)。經(jīng)過功能化的氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在更加***的領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用，特別在光探測、光學(xué)成像、新型光源、非線性器件等光電傳感相關(guān)領(lǐng)域有著豐富的應(yīng)用。光電探測器是石墨烯問世后**早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。2009年,Xia等利用機(jī)械剝離的石墨烯制備出了***個石墨烯光電探測器（MGPD）[2]，如圖9.6，以1-3層石墨烯作為有源層，Ti/Pd/Au作源漏電極，Si作為背柵極并在其上沉淀300nm厚的SiO2，在電極和石墨烯的接觸面上因?yàn)楣瘮?shù)的不同，能帶會發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場。單層氧化石墨生產(chǎn)企業(yè)關(guān)于GO與水泥基復(fù)合材料的作用機(jī)制，研究者也有不同的觀點(diǎn)，目前仍沒有定論。

GO膜在水處理中的分離機(jī)理尚存在諸多爭議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為通過尺寸篩分以及帶電的目標(biāo)分離物與納米孔之間的靜電排斥機(jī)理實(shí)現(xiàn)分離，如圖8.3所示。氧化石墨烯膜的分離通道主要由兩部分構(gòu)成：1）氧化石墨烯分離膜中不規(guī)則褶皺結(jié)構(gòu)形成的半圓柱孔道；2）氧化石墨烯分離膜片層之間的空隙。除此之外，由氧化石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷引起的納米孔道對于水分子的傳輸提供了額外的通道19-22。Mi等23研究認(rèn)為干態(tài)下通過真空過濾制備的氧化石墨烯片層間隙的距離約為0.3nm。

石墨烯可與多種傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料形成異質(zhì)結(jié)，如硅[64][65][66]，鍺[67]，氧化鋅[68]，硫化鎘[69]、二硫化鉬[70]等。其中，石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)器件是目前研究**為***、光電轉(zhuǎn)換效率比較高（AM1.5）的一類光電器件?；诠?石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測器（SGPD），獲得了極高的光伏響應(yīng)[71]。相比于光電流響應(yīng)，它不會因產(chǎn)生焦耳熱而產(chǎn)生損耗。基于化學(xué)氣象沉積法（CVD）生長的石墨烯光電探測器有很多其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先有極高的光伏響應(yīng)，其次有極小的等效噪聲功率可以探測極微弱的信號，常見的硅-石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測器結(jié)構(gòu)如圖9.8所示。氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團(tuán)含有孤對電子。

RGO制備簡單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙，可以實(shí)現(xiàn)超寬譜（從可見至太赫茲波段）探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測器的響應(yīng)率可以提高若干倍以上。因此，在CVD石墨烯方案的基礎(chǔ)上，研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結(jié)構(gòu)的光電探測器。對于RGO-Si器件，帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累，是影響光響應(yīng)的重要因素[72]。2014年，Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上，而后通過熱處理對氧化石墨烯進(jìn)行熱還原，制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質(zhì)結(jié)的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下，***實(shí)現(xiàn)了從可見光(532nm)到太赫茲波(2.52THz，118.8mm)的超寬譜光探測。在所有波段中，探測器對10.6mm的長波紅外具有比較高的光響應(yīng)率可達(dá)9mA/W。通過調(diào)控氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)，降低氧化程度，降低難分解的芳香族官能團(tuán)。官能化氧化石墨制造

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)。合成氧化石墨粉體

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，水分子在通過氧化區(qū)域時能夠與含氧官能團(tuán)形成氫鍵，從而增加了水流動阻力，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)用到水處理的各個領(lǐng)域，引起越來越多的企業(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。合成氧化石墨粉體