綠色氧化石墨濾餅

光學(xué)材料的某些非線性性質(zhì)是實(shí)現(xiàn)高性能集成光子器件的關(guān)鍵。光子芯片的許多重要功能，如全光開關(guān)，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(jié)構(gòu)的材料是眾多的光學(xué)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(qū)域的GO材料在高激發(fā)強(qiáng)度下可以出現(xiàn)飽和吸收、雙光子吸收和多光子吸收[6][50][51][52]，這種效應(yīng)歸因于在SP3結(jié)構(gòu)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(xiàn)單光子吸收。石墨烯在飛秒脈沖激發(fā)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(shí)現(xiàn)SP2域到SP3域的比例調(diào)控，可以調(diào)整GO的非線性光學(xué)性質(zhì)，這對于高次諧波的產(chǎn)生與應(yīng)用是非常重要的。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。綠色氧化石墨濾餅

氧化石墨烯因獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)受到了人們的***關(guān)注，其生物相容性的研究已經(jīng)積累了一定的研究基礎(chǔ)，但氧化石墨烯在實(shí)際應(yīng)用中仍然面臨很多困難和挑戰(zhàn)。首先，氧化石墨烯制備方法的多樣性和生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，會***影響其在體內(nèi)外的生物相容性，導(dǎo)致研究結(jié)果的不一致，因此氧化石墨烯的生物相容性問題不能簡單歸納得出結(jié)論，需要綜合多方面的因素進(jìn)行深入研究。其次，氧化石墨烯的***活性又取決于時間和本身的濃度，其***機(jī)理需要進(jìn)一步的研究。***，氧化石墨烯對機(jī)體的長期毒性以及氧化石墨烯進(jìn)入細(xì)胞的機(jī)制、與細(xì)胞之間相互作用的機(jī)理、細(xì)胞／體內(nèi)代謝途徑等尚不清晰。這些問題關(guān)乎氧化石墨烯在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用中的安全問題和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價，需要研究者們不斷地研究和探索。綠色氧化石墨濾餅氧化石墨能夠應(yīng)用在交通運(yùn)輸、建筑材料、能量存儲與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。

近年來研究者發(fā)現(xiàn)石墨烯由于它獨(dú)特的零帶隙結(jié)構(gòu)，對所有波段的光都無選擇性的吸收，且具有超快的恢復(fù)時間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨(dú)特的非線性可飽和吸收特性將其制作成可飽和吸收體應(yīng)用于調(diào)Q摻鉺光纖激光器、被動鎖模光纖激光器已經(jīng)成為超快脈沖激光器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。2009年，Bao等[82]人使用單層石墨烯作為鎖模光纖激光器的可飽和吸收體首先實(shí)現(xiàn)了通信波段的超短孤子脈沖輸出，脈沖寬度達(dá)到了756fs。他們證實(shí)了由于泡利阻塞原理，零帶隙材料石墨烯在強(qiáng)激光激發(fā)下可以容易的實(shí)現(xiàn)可飽和吸收，而且這種可飽和吸收是與頻率不相關(guān)的，即石墨烯作為可飽和吸收體可實(shí)現(xiàn)對所有波長的光都有可飽和吸收作用。

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、碳纖維、碳納米管和GO可以作為熒光受體。

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(jìn)行化學(xué)還原，得到30nm厚的RGO薄膜，并測試了其滲透性能。實(shí)驗(yàn)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(shí)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。與石墨烯量子點(diǎn)類似，氧化石墨烯量子點(diǎn)也具備一些特殊的性質(zhì)。綠色氧化石墨濾餅

GO成為制作傳感器極好的基本材料。綠色氧化石墨濾餅

利用化學(xué)交聯(lián)和物理手段調(diào)控氧化石墨烯基膜片上的褶皺和片層間的距離是制備石墨烯基納濾膜的主要手段。由于氧化石墨烯片層間隙距離小，Jin等24利用真空過濾法在石墨烯片層間加入單壁碳納米管（SWCNT），氧化石墨烯片層間的距離明顯增加，水通量可達(dá)到6600-7200L/（m2.h.MPa），大約是傳統(tǒng)納濾膜水通量的100倍，對于染料的截留率達(dá)到97.4%-98.7%。Joshi等25研究了真空抽濾GO分散液制備微米級厚度層狀GO薄膜的滲透作用。通過一系列實(shí)驗(yàn)表明，GO膜在干燥狀態(tài)下是真空壓實(shí)的，但作為分子篩浸入水中后，能夠阻擋所有水合半徑大于0.45nm的離子，半徑小于0.45nm的離子滲透速率比自由擴(kuò)散高出數(shù)千倍，且這種行為是由納米毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)引起的。異?？焖贊B透歸因于毛細(xì)管樣高壓作用于石墨烯毛細(xì)管內(nèi)部的離子。GO薄膜的這一特性在膜分離領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價值。綠色氧化石墨濾餅