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來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2025-07-10

氧化石墨烯同時(shí)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(shuō)明了這一點(diǎn)。經(jīng)過(guò)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(cè)、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(cè)器是石墨烯問(wèn)世后**早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。2009年,Xia等利用機(jī)械剝離的石墨烯制備出了***個(gè)石墨烯光電探測(cè)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?yàn)楣瘮?shù)的不同,能帶會(huì)發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)。GO表面的各種官能團(tuán)使其可與生物分子直接相互作用,易于化學(xué)修飾。進(jìn)口氧化石墨銷售

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氧化石墨烯(GO)在很寬的光譜范圍內(nèi)具有光致發(fā)光性質(zhì),同時(shí)也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯(GO)具有特殊的光學(xué)性質(zhì)和多樣化的可修飾性,為石墨烯在光學(xué)、光電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個(gè)功能可調(diào)控的強(qiáng)大平臺(tái)[6],其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用日趨***。氧化石墨烯(GO)和還原氧化石墨烯(RGO)應(yīng)用于光電傳感,主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時(shí),利用的是其在光的吸收、轉(zhuǎn)換、發(fā)射等光學(xué)方面的特殊性質(zhì),作為電子受體材料時(shí),利用的是其優(yōu)異的載流子遷移率等電學(xué)性質(zhì)。本書(shū)前面的內(nèi)容中對(duì)氧化石墨烯(GO)、還原氧化石墨烯(RGO)的電學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有了比較詳細(xì)的論述,本章在介紹其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用之前,首先對(duì)相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)部分進(jìn)行介紹。進(jìn)口氧化石墨銷售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。

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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(guò)氧化區(qū)域時(shí)能夠與含氧官能團(tuán)形成氫鍵,從而增加了水流動(dòng)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(tuán)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(wú)摩擦的表面,超薄的厚度和超高的機(jī)械強(qiáng)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(gè)領(lǐng)域,引起越來(lái)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(shí)用意義。

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(duì)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(shí)間約為幾個(gè)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(shí)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(huì)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(shí)間、寬帶寬和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)的飽和吸收材料。石墨原料片徑大小、純度高低等以及合成方法不同,因此導(dǎo)致所合成出來(lái)的GO片的大小有差異。

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近年來(lái)研究者發(fā)現(xiàn)石墨烯由于它獨(dú)特的零帶隙結(jié)構(gòu),對(duì)所有波段的光都無(wú)選擇性的吸收,且具有超快的恢復(fù)時(shí)間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨(dú)特的非線性可飽和吸收特性將其制作成可飽和吸收體應(yīng)用于調(diào)Q摻鉺光纖激光器、被動(dòng)鎖模光纖激光器已經(jīng)成為超快脈沖激光器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)了通信波段的超短孤子脈沖輸出,脈沖寬度達(dá)到了756fs。他們證實(shí)了由于泡利阻塞原理,零帶隙材料石墨烯在強(qiáng)激光激發(fā)下可以容易的實(shí)現(xiàn)可飽和吸收,而且這種可飽和吸收是與頻率不相關(guān)的,即石墨烯作為可飽和吸收體可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有波長(zhǎng)的光都有可飽和吸收作用。與石墨烯量子點(diǎn)類似,氧化石墨烯量子點(diǎn)也具備一些特殊的性質(zhì)。進(jìn)口氧化石墨銷售

關(guān)于GO與水泥基復(fù)合材料的作用機(jī)制,研究者也有不同的觀點(diǎn),目前仍沒(méi)有定論。進(jìn)口氧化石墨銷售

RGO制備簡(jiǎn)單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙,可以實(shí)現(xiàn)超寬譜(從可見(jiàn)至太赫茲波段)探測(cè)。氧化石墨烯的還原程度對(duì)探測(cè)性能有***影響,隨著氧化石墨烯還原程度的提高,探測(cè)器的響應(yīng)率可以提高若干倍以上。因此,在CVD石墨烯方案的基礎(chǔ)上,研究者開(kāi)始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器。對(duì)于RGO-Si器件,帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累,是影響光響應(yīng)的重要因素[72]。2014年,Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上,而后通過(guò)熱處理對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行熱還原,制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質(zhì)結(jié)的室溫超寬譜光探測(cè)器。該探測(cè)器在室溫下,***實(shí)現(xiàn)了從可見(jiàn)光(532nm)到太赫茲波(2.52THz,118.8mm)的超寬譜光探測(cè)。在所有波段中,探測(cè)器對(duì)10.6mm的長(zhǎng)波紅外具有比較高的光響應(yīng)率可達(dá)9mA/W。進(jìn)口氧化石墨銷售