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]。GO的生物毒性除了有濃度依賴性，還會因GO原料的不同而呈現出毒性數據的多樣性。合成氧化石墨資料

氧化石墨烯（GO）是一種兩親性材料，在生理條件中一般帶有負電荷，通過對GO的修飾可以改變電荷的大小，甚至使其帶上正電荷，如利用聚合物或樹枝狀大分子等聚陽離子試劑。在細胞中，GO可能會與疏水性的、帶正電荷或帶負電荷的物質進行相互作用，如細胞膜、蛋白質和核酸等，因此會誘導GO產生毒性。因此在本節中，我們主要探討GO在細胞（即體外）和體內試驗中產生已知的毒性效應，以及產生毒性的可能原因。石墨烯材料的結構特點主要由三個參數決定：(a)層數、(b)橫向尺寸和(c)化學組成即碳氧比例）。綠色氧化石墨有哪些氧化石墨仍然保留石墨母體的片狀結構，但是兩層間的間距(約0.7nm)大約是石墨中層間距的兩倍。

近年來研究者發現石墨烯由于它獨特的零帶隙結構，對所有波段的光都無選擇性的吸收，且具有超快的恢復時間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨特的非線性可飽和吸收特性將其制作成可飽和吸收體應用于調Q摻鉺光纖激光器、被動鎖模光纖激光器已經成為超快脈沖激光器研究領域的熱點。2009年，Bao等[82]人使用單層石墨烯作為鎖模光纖激光器的可飽和吸收體首先實現了通信波段的超短孤子脈沖輸出，脈沖寬度達到了756fs。他們證實了由于泡利阻塞原理，零帶隙材料石墨烯在強激光激發下可以容易的實現可飽和吸收，而且這種可飽和吸收是與頻率不相關的，即石墨烯作為可飽和吸收體可實現對所有波長的光都有可飽和吸收作用。

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成：1）氧化石墨烯分離膜中不規則褶皺結構形成的半圓柱孔道；2）氧化石墨烯分離膜片層之間的空隙。除此之外，由氧化石墨烯結構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0.3nm。氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子。

當前社會的快速發展造成了嚴重的重金屬離子污染，重金屬離子毒性大、分布廣、難降解，一旦進入生態環境，嚴重威脅人類的生命健康。目前，含重金屬離子廢水的處理方法主要有化學沉淀法、膜分離法、離子交換法、吸附法等等。而使用納米材料吸附重金屬離子成為當前科研人員的研究熱點。相對活性炭、碳納米管等碳基吸附材料，氧化石墨烯的比表面積更大，表面官能團（如羧基、環氧基、羥基等）更為豐富，具有很好的親水性，可以與金屬離子作用富集分離水相中的金屬離子；同時，氧化石墨烯片層可交聯極性小分子或聚合物制備出氧化石墨烯納米復合材料，吸附特性更加優異。碳基填料可以提高聚合物的熱導率，但無法像提高導電性那么明顯，甚至低于有效介質理論。制備氧化石墨復合材料

掃描隧道顯微鏡照片表明，在氧化石墨中氧原子排列為矩形。合成氧化石墨資料

工業化和城市化導致天然地表水體中的有毒化學品排放，其中包括酚類、油污、***、農藥和腐植酸等有機物，這些污染物在制藥，石化，染料，農藥等行業的廢水中***檢測到。許多研究集中在從水溶液中有效去除這些有毒污染物，如光催化，吸附和電解54-57。在這些方法中，由于吸附技術低成本，高效率和易于操作，遠遠優于其他技術。與傳統的膜材料不同，GO作為碳質材料與有機分子的相互作用機理差異很大。新的界面作用可在GO膜內引入獨特的傳輸機制，導致更有效地從水中去除有機污染物。石墨烯和GO對有機物的吸附機理的研究表明，疏水作用、π-π鍵交互作用、氫鍵、共價鍵和靜電相互作用會影響石墨烯和GO對有機物的吸附能力。合成氧化石墨資料