浙江多层氧化石墨
配体交换作用即:氧化石墨烯上原有的配位体被溶液中的金属离子所取代,并以配位键的形式生成不溶于水的配合物,**终通过简单的过滤即可从溶液中去除。Tang等47对Fe与GO(质量比为1:7.5)复合及Fe与Mn(摩尔比为3∶1)复合的氧化石墨烯/铁-锰复合材料(GO/Fe-Mn)进行了吸附研究,通过一系列的实验表明,氧化石墨烯对Hg2+的吸附机理主要是配体交换作用,其比较大吸附量达到32.9mg/g。Hg2+可在水环境中形成Hg(OH)2,与铁锰氧化物中的活性点位(如-OH)发生配体交换作用,从而将Hg(OH)2固定在氧化石墨烯/铁-锰复合材料上,达到去除水环境中Hg2+的目的。氧化石墨烯经一定功能化处理后可发挥更大的性能优势,例如大比表面积、高敏感度和高选择性等,这些特性对于氧化石墨烯作为吸附剂吸附水环境中的金属离子有着重要的作用。氧化石墨的亲水性好,易于分散到水泥基复合材料中。浙江多层氧化石墨
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氧化石墨烯同时具有荧光发射和荧光淬灭特性,广义而言,其自身已经可以作为一种传感材料,在生物、医学领域的应用充分说明了这一点。经过功能化的氧化石墨烯/还原氧化石墨烯在更加***的领域内得到了应用,特别在光探测、光学成像、新型光源、非线性器件等光电传感相关领域有着丰富的应用。光电探测器是石墨烯问世后**早应用的领域之一。2009年,Xia等利用机械剥离的石墨烯制备出了***个石墨烯光电探测器(MGPD)[2],如图9.6,以1-3层石墨烯作为有源层,Ti/Pd/Au作源漏电极,Si作为背栅极并在其上沉淀300nm厚的SiO2,在电极和石墨烯的接触面上因为功函数的不同,能带会发生弯曲并产生内建电场。多层氧化石墨改性氧化石墨能够满足人们对于材料的功能性需求更为严苛的要求。
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氧化石墨烯(GO)在很宽的光谱范围内具有光致发光性质,同时也是高效的荧光淬灭剂。氧化石墨烯(GO)具有特殊的光学性质和多样化的可修饰性,为石墨烯在光学、光电子学领域的应用提供了一个功能可调控的强大平台[6],其在光电领域的应用日趋***。氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(RGO)应用于光电传感,主要是作为电子给体或者电子受体材料。作为电子给体材料时,利用的是其在光的吸收、转换、发射等光学方面的特殊性质,作为电子受体材料时,利用的是其优异的载流子迁移率等电学性质。本书前面的内容中对氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(RGO)的电学性质已经有了比较详细的论述,本章在介绍其在光电领域的应用之前,首先对相关的光学性质部分进行介绍。
比较成熟的非线性材料有半导体可饱和吸收镜和碳纳米管可饱和吸收体。但是制作半导体可饱和吸收镜需要相对复杂和昂贵的超净制造系统,这类器件的典型恢复时间约为几个纳秒,且半导体可饱和吸收镜的光损伤阀值很低,常用的半导体饱和吸收镜吸收带宽较窄。碳纳米管是一种直接带隙材料,带隙大小由碳纳米管直径和属性决定。不同直径碳纳米管的混合可实现宽的非线性吸收带,覆盖常用的1.0~1.6um激光増益发射波段。但是由于碳纳米管的管状形态会产生很大的散射损耗,提高了锁模阀值,限制了激光输出功率和效率,所以,研究人员一直在寻找一种具有高光损伤闽值、超快恢复时间、宽带宽和价格便宜等优点的饱和吸收材料。GO表面的各种官能团使其可与生物分子直接相互作用,易于化学修饰。
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氧化石墨烯(GO)与石墨烯的另一个区别是在吸收紫外/可见光后会发出荧光。通常可以在可见光波段观测到两个峰值,一个在蓝光段(400-500nm),另一个在红光段(600-700nm)。关于氧化石墨烯发射荧光的机理,学界仍有争论。此外,氧化石墨烯的荧光发射会随着还原的进行逐渐变化,在轻度化学还原过程中观察到GO光致发光光谱发生红移,这一发现与其他人观察到的发生蓝移的现象相矛盾。这从另一个方面说明了氧化石墨烯结构的复杂性和性质的多样性。GO制备简单、自身具有受还原程度调控的带隙,可以实现超宽谱(从可见至太赫兹波段)探测。浙江多层氧化石墨
氧化石墨可以通过用强氧化剂来处理石墨来制备。浙江多层氧化石墨
尽管氧化石墨烯自身可以发射荧光,但有趣的是它也可以淬灭荧光。这两种看似相互矛盾的性质集于一身,正是由于氧化石墨烯化学成分的多样性、原子和电子层面的复杂结构造成的。众所周知,石墨形态的碳材料可以淬灭处于其表面的染料分子的荧光,同样的,在GO和RGO中存在的SP2区域可以淬灭临近一些物质的的荧光,如染料分子、共轭聚合物、量子点等,而GO的荧光淬灭效率在还原后还有进一步的提升。有很多文章定量分析了GO和RGO的荧光淬灭效率,研究表明,荧光淬灭特性来自于GO、RGO与辐射发生体之间的荧光共振能量转移或者非辐射偶极-偶极耦合。浙江多层氧化石墨
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