氧化石墨烯同時(shí)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(gè)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(huì)發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場。靜電作用的強(qiáng)弱與氧化石墨烯表面官能團(tuán)產(chǎn)生的負(fù)電荷相關(guān)。合成氧化石墨性能

氧化石墨烯（GO）在很寬的光譜范圍內(nèi)具有光致發(fā)光性質(zhì)，同時(shí)也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯（GO）具有特殊的光學(xué)性質(zhì)和多樣化的可修飾性，為石墨烯在光學(xué)、光電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個(gè)功能可調(diào)控的強(qiáng)大平臺[6]，其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用日趨***。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（RGO）應(yīng)用于光電傳感，主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時(shí)，利用的是其在光的吸收、轉(zhuǎn)換、發(fā)射等光學(xué)方面的特殊性質(zhì)，作為電子受體材料時(shí)，利用的是其優(yōu)異的載流子遷移率等電學(xué)性質(zhì)。本書前面的內(nèi)容中對氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（RGO）的電學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有了比較詳細(xì)的論述，本章在介紹其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用之前，首先對相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)部分進(jìn)行介紹。合成氧化石墨制造當(dāng)超過某上限后氧化石墨烯量子點(diǎn)的性質(zhì)相當(dāng)接近氧化石墨烯。

氧化應(yīng)激是指體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡，傾向于氧化，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞炎性浸潤，蛋白酶分泌增加，產(chǎn)生大量氧化中間產(chǎn)物，即活性氧。大量的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)確認(rèn)細(xì)胞經(jīng)不同濃度的GO處理后，都會(huì)增加細(xì)胞中活性氧的量。而活性氧的量可以通過商業(yè)化的無色染料染色后利用流式細(xì)胞儀或熒光顯微鏡檢測到。氧化應(yīng)激是由自由基在體內(nèi)產(chǎn)生的一種負(fù)面作用，并被認(rèn)為是導(dǎo)致衰老和疾病的一個(gè)重要因素。氧化應(yīng)激反應(yīng)不僅與GO的濃度[17,18]有關(guān)，還與GO的氧化程度[19]有關(guān)。如將蠕蟲分別置于10μg/ml和20μg/ml的PLL-PEG修飾的GO溶液中，GO會(huì)引起蠕蟲細(xì)胞內(nèi)活性氧的積累，其活性氧分別增加59.2%和75.3%。

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(shí)能夠與含氧官能團(tuán)形成氫鍵，從而增加了水流動(dòng)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(gè)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。氧化石墨烯可以有效去除溶液中的金屬離子。

氧化石墨烯經(jīng)還原處理后，對于提高其導(dǎo)電性、比表面等大有裨益，使得石墨烯可以應(yīng)用于對于導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等要求更高的應(yīng)用中。在還原過程，含氧官能團(tuán)的去除和控制過程本身也可成為石墨烯改性的一種方式，根據(jù)還原方式的不同得到的石墨烯也具有不同的特性和應(yīng)用場景。例如，通過熱還原方式得到的還原氧化石墨烯結(jié)構(gòu)、形貌、組分可通過還原條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控。Dou等1人介紹了在氬氣流下在1100-2000°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理得到的石墨烯結(jié)構(gòu)和吸附性能的研究。所得到石墨烯粉體材料的表面積增加至超過起始前驅(qū)體材料四倍，對氧化石墨烯進(jìn)行熱還原處理提高了氧化石墨烯的熱學(xué)性能，賦予了氧化石墨烯材料熱管理方面的應(yīng)用。氧化石墨可以通過用強(qiáng)氧化劑來處理石墨來制備。綠色氧化石墨類型

隨著含氧基團(tuán)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。合成氧化石墨性能

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。合成氧化石墨性能