太赫茲技術可用于醫學診斷與成像、反恐安全檢查、通信雷達、射電天文等領域,將對技術創新、國民經濟發展以及**等領域產生深遠的影響。作為極具發展潛力的新技術,2004年,美國**將THz科技評為“改變未來世界的**技術”之一,而日本于2005年1月8日更是將THz技術列為“國家支柱**重點戰略目標”**,舉全國之力進行研發。傳統的寬帶THz波可以通過光整流、光電導天線、激光氣體等離子體等方法產生,窄帶THz波可以通過太赫茲激光器、光學混頻、加速電子、光參量轉換等方法產生。氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子。北京制備氧化石墨
氧化石墨烯(GO)的比表面積很大,而厚度只有幾納米,具有兩親性,表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用,易于化學修飾,同時具有良好的生物相容性,超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。另外,GO具有獨特的電子結構性能,可以通過熒光能量共振轉移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體(染料分子、量子點及上轉換納米材料)的熒光。這些特點都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發現,將CdSe/ZnS量子點作為熒光供體,石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體,以上幾種碳材料對CdSe/ZnS量子點的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、71±1%和97±1%,因此與其他碳材料相比,GO具有更好的熒光猝滅效果[77]。綠色氧化石墨導熱膜GO成為制作傳感器極好的基本材料。
與石墨烯量子點類似,氧化石墨烯量子點也具備一些特殊的性質。當GO片徑達到若干納米量級的時候將會出現明顯的限域效應,其光學性質會隨著片徑尺寸大小發生變化[48],當超過某上限后氧化石墨烯量子點的性質相當接近氧化石墨烯,這就提供了一種通過控制片徑尺寸分布改變氧化石墨烯量子點光響應的手段。與GO類似,這種pH依賴來源于自由型zigzag邊緣的質子化或者去質子化。同樣,這也可以解釋以GO為前驅體通過超聲-水熱法得到的石墨烯量子點的光發射性能,在藍光區域其光發射性能取決于zigzag邊緣狀態,而綠色的熒光發射則來自于能級陷阱的無序狀態。通過控制氧化石墨烯量子點的氧化程度,可以控制其發光的波長。這一類量子點的光學性質類似于GO,這說明只要片徑小于量子點,都會產生同樣的光學效應,也就是在結構上存在一個限域島狀SP2雜化的碳或者含氧基團在功能化過程中引入的缺陷狀態。
解決GO在不同介質中的解理和分散等問題是實現GO廣泛應用的重要前提。此外,不同的應用體系往往要不同的功能體現和界面結合等特征,故而要經常對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與其它物質間的共價鍵或非共價鍵作用進行化學反應接枝其他官能團。由于GO結構的不確定性,以上均屬于一大類復雜的GO化學,導致采用化學方式對GO進行修飾與改性機理復雜化,很難得到結構單一的產品。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問題,但是對GO復合材料優異性能的期望使得非常必要總結對GO進行修飾改性的常用方法和技術,同時也是氧化石墨烯相關材料應用能否實現穩定、可控規模化應用的關鍵。氧化石墨烯可以有效去除溶液中的金屬離子。
比較成熟的非線性材料有半導體可飽和吸收鏡和碳納米管可飽和吸收體。但是制作半導體可飽和吸收鏡需要相對復雜和昂貴的超凈制造系統,這類器件的典型恢復時間約為幾個納秒,且半導體可飽和吸收鏡的光損傷閥值很低,常用的半導體飽和吸收鏡吸收帶寬較窄。碳納米管是一種直接帶隙材料,帶隙大小由碳納米管直徑和屬性決定。不同直徑碳納米管的混合可實現寬的非線性吸收帶,覆蓋常用的1.0~1.6um激光増益發射波段。但是由于碳納米管的管狀形態會產生很大的散射損耗,提高了鎖模閥值,限制了激光輸出功率和效率,所以,研究人員一直在尋找一種具有高光損傷閩值、超快恢復時間、寬帶寬和價格便宜等優點的飽和吸收材料。氧化石墨是由牛津大學的化學家本杰明·C·布羅迪在1859年用氯酸鉀和濃硝酸混合溶液處理石墨的方法制得。北京制備氧化石墨
在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業化生產過程中,得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團。北京制備氧化石墨
盡管氧化石墨烯自身可以發射熒光,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集于一身,正是由于氧化石墨烯化學成分的多樣性、原子和電子層面的復雜結構造成的。眾所周知,石墨形態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區域可以淬滅臨近一些物質的的熒光,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與輻射發生體之間的熒光共振能量轉移或者非輻射偶極-偶極耦合。北京制備氧化石墨