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單層氧化石墨技術(shù)

來源: 發(fā)布時間:2025-07-06

在光通信領(lǐng)域,徐等人開發(fā)了飛秒氧化石墨烯鎖模摻鉺光纖激光器,與基于石墨烯的可飽和吸收體相比,具有性能有所提升,并且具有易于制造的優(yōu)點[95],這是GO/RGO在與光纖結(jié)合應(yīng)用**早的報道之一。在傳感領(lǐng)域,Sridevi等提出了一種基于腐蝕布拉格光柵光纖(FBG)外加GO涂層的高靈敏、高精度生化傳感器,該方法在檢測刀豆球蛋白A中進行了試驗[96]。為了探索光纖技術(shù)和GO特性結(jié)合的優(yōu)點,文獻[97]介紹了不同的GO涂層在光纖樣品上應(yīng)用的特點,還分析了在傾斜布拉格光柵光纖FBG(TFBG)表面增加GO涂層對折射率(RI)變化的影響,論證了這種構(gòu)型對新傳感器的發(fā)展的適用性。圖9.14給出了歸一化的折射率變化數(shù)據(jù),顯示了這種構(gòu)型在多種傳感領(lǐng)域應(yīng)用的可能。氧化石墨烯(GO)是印刷電子、催化、儲能、分離膜、生物醫(yī)學(xué)和復(fù)合材料的理想材料。單層氧化石墨技術(shù)

單層氧化石墨技術(shù),氧化石墨

比較成熟的非線性材料有半導(dǎo)體可飽和吸收鏡和碳納米管可飽和吸收體。但是制作半導(dǎo)體可飽和吸收鏡需要相對復(fù)雜和昂貴的超凈制造系統(tǒng),這類器件的典型恢復(fù)時間約為幾個納秒,且半導(dǎo)體可飽和吸收鏡的光損傷閥值很低,常用的半導(dǎo)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(xiàn)寬的非線性吸收帶,覆蓋常用的1.0~1.6um激光増益發(fā)射波段。但是由于碳納米管的管狀形態(tài)會產(chǎn)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(fù)時間、寬帶寬和價格便宜等優(yōu)點的飽和吸收材料。制造氧化石墨漿料氧化石墨的親水性好,易于分散到水泥基復(fù)合材料中。

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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。

氧化石墨烯表面含有-OH和-COOH等豐富的官能團,在水中可發(fā)生去質(zhì)子化等反應(yīng)帶有負電荷,由于靜電作用將金屬陽離子吸附至表面;相反的,如果水中pH等環(huán)境因素發(fā)生變化,氧化石墨烯表面也可攜帶正電荷,則與金屬離子產(chǎn)生靜電斥力,二者之間的吸附作用**減弱。而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),其受環(huán)境pH值的影響較明顯。Wang44等人的研究證明,在pH>pHpzc時(pHpzc=3.8),GO表面的官能團可發(fā)生去質(zhì)子化反應(yīng)而帶負電,可有效吸附鈾離子U(VI),其吸附量可達到1330mg/g。氧化石墨能夠應(yīng)用在交通運輸、建筑材料、能量存儲與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。

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使得*在單層中排列的水蒸氣可以滲透通過納米通道。通過在GO納米片之間夾入適當(dāng)尺寸的間隔物來調(diào)節(jié)GO間距,可以制造廣譜的GO膜,每個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、可自由通過的孔道尺寸為0.9nm,計算出水合半徑小于0.45nm的物質(zhì)可以通過氧化石墨烯膜片,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)。通過部分還原GO以減小水合官能團的尺寸或通過將堆疊的GO納米片與小尺寸分子共價鍵合以克服水合力,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?;蚣{米纖維作為插層物,可以制備出間距超過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。氧化石墨正式名稱為石墨氧化物或被稱為石墨酸,是一種由物質(zhì)量之比不定的碳、氫、氧元素構(gòu)成的化合物。無污染氧化石墨常見問題

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。單層氧化石墨技術(shù)

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)域時能夠與含氧官能團形成氫鍵,從而增加了水流動阻力,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械強度,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用意義。單層氧化石墨技術(shù)

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