解決GO在不同介質(zhì)中的解理和分散等問題是實現(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表面進行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團，也可在GO表面引入其他功能基團，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行化學(xué)反應(yīng)接枝其他官能團。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進行修飾與改性機理復(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)用能否實現(xiàn)穩(wěn)定、可控規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵。將氧化石墨暴露在強脈沖光線下，例如氙氣燈也能得到石墨烯。綠色氧化石墨濾餅

GO膜在水處理中的分離機理尚存在諸多爭議。一種觀點認為通過尺寸篩分以及帶電的目標分離物與納米孔之間的靜電排斥機理實現(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0.3 nm。應(yīng)該怎么做氧化石墨研發(fā)GO表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾。

由于較低的毒性和良好的生物相容性，石墨烯材料在細胞成像方面**了一股研究熱潮。石墨烯及其衍生物本身具有特殊的平面結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，或者經(jīng)過熒光染料分子標記之后，可用于體外細胞與***光學(xué)成像[63-66]，使其在**顯像和***方面具有很大的應(yīng)用前景。Dai 課題組[67]***利用納米尺寸的聚乙二醇功能化氧化石墨烯(GO-PEG)的近紅外發(fā)光性質(zhì)用于細胞成像。他們將抗體利妥昔單抗（anti-CD20）與納米GO-PEG 共價結(jié)合形成納米GO-PEG-anti-CD20，然后將納米GO-PEG和納米GO-PEG-anti-CD20與B細胞或T細胞在培養(yǎng)液中4℃培養(yǎng)1h，培養(yǎng)液中納米GO-PEG的濃度大約為0.7mg/ml，結(jié)果發(fā)現(xiàn)B細胞淋巴瘤具有強熒光，而T淋巴母細胞的熒光強度則很弱。另外，通過對GO進行80℃熱處理17天后，再利用200W的超聲對GO溶液處理2h，得到的GO在紫外光 (266–340 nm)的照射下顯示出藍色熒光。

盡管氧化石墨烯自身可以發(fā)射熒光，但有趣的是它也可以淬滅熒光。這兩種看似相互矛盾的性質(zhì)集于一身，正是由于氧化石墨烯化學(xué)成分的多樣性、原子和電子層面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)造成的。眾所周知，石墨形態(tài)的碳材料可以淬滅處于其表面的染料分子的熒光，同樣的，在GO和RGO中存在的SP2區(qū)域可以淬滅臨近一些物質(zhì)的的熒光，如染料分子、共軛聚合物、量子點等，而GO的熒光淬滅效率在還原后還有進一步的提升。有很多文章定量分析了GO和RGO的熒光淬滅效率，研究表明，熒光淬滅特性來自于GO、RGO與輻射發(fā)生體之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移或者非輻射偶極-偶極耦合。從微觀方面，GO的聚集、分散、尺寸和官能團也對水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能有影響。

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。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為功函數(shù)的不同，能帶會發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場。氧化石墨烯可以有效去除溶液中的金屬離子。綠色氧化石墨濾餅

靜電作用的強弱與氧化石墨烯表面官能團產(chǎn)生的負電荷相關(guān)。綠色氧化石墨濾餅

GO作為新型的二維結(jié)構(gòu)的納米材料，具有疏水性中間片層與親水性邊緣結(jié)構(gòu)，特殊的結(jié)構(gòu)決定其優(yōu)異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機制：（1）機械破壞，包括物理穿刺或者切割；（2）氧化應(yīng)激引發(fā)的細菌/膜物質(zhì)破壞；（3）包覆導(dǎo)致的跨膜運輸阻滯和（或）細菌生長阻遏；（4）磷脂分子抽提理論。GO作用于細菌膜表面的殺菌機制中，主要是GO與起始分子反應(yīng)（Molecular Initiating Events，MIEs）[51]的作用（圖7.3），包括GO表面活性引發(fā)的磷脂過氧化，GO片層結(jié)構(gòu)對細菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取，GO表面催化引發(fā)的活性自由基等。另外，GO的尺寸在上述不同的***機制中對***的影響也是不同的，機械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO， 能表現(xiàn)出更好的***能力，而氧化應(yīng)激理論則認為GO 尺寸越小，其***效果越好。綠色氧化石墨濾餅