氧化石墨烯（GO）的光學(xué)性質(zhì)與石墨烯有著很大差別。石墨烯是零帶隙半導(dǎo)體，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光吸收系數(shù)近乎常數(shù)（～2.3%）；相比之下，氧化石墨烯的光吸收系數(shù)要小一個(gè)數(shù)量級(jí)（～0.3%）[9][10]。而且，氧化石墨烯的光吸收系數(shù)是波長(zhǎng)的函數(shù)，其吸收曲線峰值在可見(jiàn)光與紫外光交界附近，隨著波長(zhǎng)向近紅外一端移動(dòng)，吸收系數(shù)逐漸下降。對(duì)紫外光的吸收（200-320nm）會(huì)表現(xiàn)出明顯的π-π*和n-π*躍遷，而且其強(qiáng)度會(huì)隨著含氧基團(tuán)的出現(xiàn)而增加[11]。氧化石墨烯（GO）的光響應(yīng)對(duì)其含氧基團(tuán)的數(shù)量十分敏感[12]。隨著含氧基團(tuán)的去除，氧化石墨烯（GO）在可見(jiàn)光波段的的光吸收率迅速上升，**終達(dá)到2.3%這一石墨烯吸收率的上限。修復(fù)石墨烯片層上的缺陷，可以提高石墨烯微片的碳含量和在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面的性能。多層氧化石墨圖片

近年來(lái)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(duì)所有波段的光都無(wú)選擇性的吸收，且具有超快的恢復(fù)時(shí)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(dòng)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(duì)所有波長(zhǎng)的光都有可飽和吸收作用。多層氧化石墨圖片將氧化石墨暴露在強(qiáng)脈沖光線下，例如氙氣燈也能得到石墨烯。

配體交換作用即：氧化石墨烯上原有的配位體被溶液中的金屬離子所取代，并以配位鍵的形式生成不溶于水的配合物，**終通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾即可從溶液中去除。Tang等47對(duì)Fe與GO（質(zhì)量比為1：7.5）復(fù)合及Fe與Mn（摩爾比為3∶1）復(fù)合的氧化石墨烯/鐵-錳復(fù)合材料（GO/Fe-Mn）進(jìn)行了吸附研究，通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)表明，氧化石墨烯對(duì)Hg2+的吸附機(jī)理主要是配體交換作用，其比較大吸附量達(dá)到32.9mg/g。Hg2+可在水環(huán)境中形成Hg(OH)2，與鐵錳氧化物中的活性點(diǎn)位（如-OH）發(fā)生配體交換作用，從而將Hg(OH)2固定在氧化石墨烯/鐵-錳復(fù)合材料上，達(dá)到去除水環(huán)境中Hg2+的目的。氧化石墨烯經(jīng)一定功能化處理后可發(fā)揮更大的性能優(yōu)勢(shì)，例如大比表面積、高敏感度和高選擇性等，這些特性對(duì)于氧化石墨烯作為吸附劑吸附水環(huán)境中的金屬離子有著重要的作用。

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(tuán)，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(shí)別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過(guò)濾及仿生離子傳輸?shù)阮I(lǐng)域可能具有潛在的應(yīng)用價(jià)值1-3。GO經(jīng)過(guò)超聲可以穩(wěn)定地分散在水中，再通過(guò)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(jiàn)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(qiáng)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(jiǎn)單、成本低、高通透性和高選擇性等優(yōu)點(diǎn)，其在水凈化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。氧化石墨可以用于提高環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯、聚酰胺等聚合物的導(dǎo)熱性能。

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。基于硅-石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)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(huì)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(zhǎng)的石墨烯光電探測(cè)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(cè)極微弱的信號(hào)，常見(jiàn)的硅-石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)如圖9.8所示。雖然GO具有諸多特性，但是由于范德華作用力，使GO之間很容易在不同體系中發(fā)生團(tuán)聚。多層氧化石墨圖片

氧化石墨烯的表面官能團(tuán)與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物。多層氧化石墨圖片

使得*在單層中排列的水蒸氣可以滲透通過(guò)納米通道。通過(guò)在GO納米片之間夾入適當(dāng)尺寸的間隔物來(lái)調(diào)節(jié)GO間距，可以制造廣譜的GO膜，每個(gè)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(guò)的孔道尺寸為0.9nm，計(jì)算出水合半徑小于0.45nm的物質(zhì)可以通過(guò)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(guò)部分還原GO以減小水合官能團(tuán)的尺寸或通過(guò)將堆疊的GO納米片與小尺寸分子共價(jià)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(kuò)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(tuán)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(guò)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。多層氧化石墨圖片