隨著材(cai)(cai)料(liao)領域(yu)的(de)(de)(de)(de)擴張，人們對于(yu)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)功(gong)能性(xing)(xing)需求(qiu)更為嚴苛(ke)，迫切(qie)需要(yao)在(zai)交通運輸、建(jian)筑材(cai)(cai)料(liao)、能量(liang)存儲與(yu)轉化(hua)(hua)等領域(yu)應用(yong)(yong)(yong)性(xing)(xing)質(zhi)更加優良(liang)的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)出現，石墨烯以優異的(de)(de)(de)(de)聲、光、熱、電、力等性(xing)(xing)質(zhi)成為各(ge)新型(xing)材(cai)(cai)料(liao)領域(yu)追(zhui)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)目標，作為前(qian)驅體的(de)(de)(de)(de)GO以其靈活(huo)的(de)(de)(de)(de)物理化(hua)(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)、可(ke)規(gui)模化(hua)(hua)制備的(de)(de)(de)(de)特點更成為應用(yong)(yong)(yong)基(ji)礎研究的(de)(de)(de)(de)熱電。雖然(ran)GO具(ju)有(you)諸多(duo)特性(xing)(xing)，但是由于(yu)范德華作用(yong)(yong)(yong)以及π-π作用(yong)(yong)(yong)等強相互作用(yong)(yong)(yong)力，使GO之間(jian)很容(rong)易在(zai)不同(tong)體系(xi)中發(fa)生團聚，其在(zai)納(na)米尺度上(shang)表現的(de)(de)(de)(de)優異性(xing)(xing)能隨著GO片(pian)層的(de)(de)(de)(de)聚集的(de)(de)(de)(de)降(jiang)低直(zhi)至消失(shi)，極大地阻礙了GO的(de)(de)(de)(de)進一步應用(yong)(yong)(yong)。氧化(hua)(hua)石墨烯（GO）的(de)(de)(de)(de)厚度只有(you)幾納(na)米，具(ju)有(you)兩親性(xing)(xing)。開發(fa)氧化(hua)(hua)石墨濾餅

使(shi)得*在(zai)單層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)排列的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣可(ke)(ke)以(yi)(yi)滲透通過(guo)(guo)(guo)納(na)米通道。通過(guo)(guo)(guo)在(zai)GO納(na)米片(pian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)夾入(ru)適當尺寸(cun)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)隔(ge)物(wu)來調節GO間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)距，可(ke)(ke)以(yi)(yi)制(zhi)造廣譜的(de)(de)(de)GO膜，每個膜能(neng)夠精確地分(fen)(fen)離特(te)定尺寸(cun)范圍內的(de)(de)(de)目標離子(zi)和分(fen)(fen)子(zi)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)作用(yong)力(li)使(shi)得溶液(ye)中(zhong)氧化石(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯片(pian)層(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)隙的(de)(de)(de)距離增大(da)(da)到1.3 nm，真正有效、可(ke)(ke)自(zi)由通過(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)孔道尺寸(cun)為(wei)0.9 nm，計(ji)算出水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)半(ban)徑(jing)(jing)小(xiao)于0.45 nm的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)可(ke)(ke)以(yi)(yi)通過(guo)(guo)(guo)氧化石(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯膜片(pian)，而水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)半(ban)徑(jing)(jing)大(da)(da)于0.45 nm的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)被截留(liu)，如圖8.4所示。例如，脫鹽要(yao)(yao)求GO的(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)距小(xiao)于0.7 nm，以(yi)(yi)從水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)篩分(fen)(fen)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)Na +（水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)半(ban)徑(jing)(jing)為(wei)0.36nm）。 通過(guo)(guo)(guo)部分(fen)(fen)還原GO以(yi)(yi)減小(xiao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)官能(neng)團的(de)(de)(de)尺寸(cun)或通過(guo)(guo)(guo)將堆疊的(de)(de)(de)GO納(na)米片(pian)與小(xiao)尺寸(cun)分(fen)(fen)子(zi)共價鍵合(he)(he)以(yi)(yi)克服水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)力(li)，可(ke)(ke)以(yi)(yi)獲得這(zhe)種小(xiao)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)距。與此相反(fan)，如果(guo)要(yao)(yao)擴大(da)(da)GO的(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)距至1~2 nm，可(ke)(ke)在(zai)GO納(na)米片(pian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)插入(ru)剛性較大(da)(da)的(de)(de)(de)化學(xue)基團或聚(ju)合(he)(he)物(wu)鏈（例如聚(ju)電(dian)解(jie)質(zhi)），從而使(shi)GO膜成為(wei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)凈化、廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)回收、制(zhi)藥(yao)和燃料分(fen)(fen)離等應用(yong)的(de)(de)(de)理(li)想選(xuan)擇。 如果(guo)使(shi)用(yong)更大(da)(da)尺寸(cun)的(de)(de)(de)納(na)米顆粒(li)或納(na)米纖維作為(wei)插層(ceng)(ceng)(ceng)物(wu)，可(ke)(ke)以(yi)(yi)制(zhi)備出間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)距超過(guo)(guo)(guo)2nm的(de)(de)(de)GO膜，以(yi)(yi)用(yong)于生物(wu)醫(yi)學(xue)應用(yong)（例如人工(gong)腎和透析），這(zhe)些應用(yong)需要(yao)(yao)大(da)(da)面積預(yu)分(fen)(fen)離生物(wu)分(fen)(fen)子(zi)和小(xiao)廢物(wu)分(fen)(fen)子(zi)。開發氧化石(shi)(shi)墨(mo)(mo)圖片(pian)氧化石(shi)(shi)墨(mo)(mo)仍然保(bao)留(liu)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)母體的(de)(de)(de)片(pian)狀結構，但(dan)是(shi)兩層(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)距(約(yue)0.7nm)大(da)(da)約(yue)是(shi)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)中(zhong)層(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)距的(de)(de)(de)兩倍(bei)。

比較成(cheng)熟(shu)的(de)(de)(de)非線性材料(liao)有(you)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)可(ke)飽(bao)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)鏡(jing)和(he)碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)可(ke)飽(bao)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)體(ti)(ti)(ti)。但是(shi)制(zhi)作半(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)可(ke)飽(bao)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)鏡(jing)需要相對復(fu)雜和(he)昂貴(gui)的(de)(de)(de)超凈制(zhi)造系統，這類器(qi)件的(de)(de)(de)典型恢(hui)復(fu)時間(jian)約為幾個納(na)(na)(na)秒，且(qie)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)可(ke)飽(bao)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)鏡(jing)的(de)(de)(de)光(guang)損(sun)傷閥值很低，常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)飽(bao)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)鏡(jing)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)帶(dai)(dai)寬(kuan)(kuan)較窄。碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)是(shi)一種(zhong)直接帶(dai)(dai)隙材料(liao)，帶(dai)(dai)隙大(da)小由(you)碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)直徑和(he)屬性決定。不同(tong)直徑碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)混合可(ke)實(shi)現寬(kuan)(kuan)的(de)(de)(de)非線性吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)帶(dai)(dai)，覆蓋(gai)常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)1.0～1.6 um激(ji)光(guang)増益發(fa)射(she)波段。但是(shi)由(you)于碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)狀形(xing)態會產生(sheng)很大(da)的(de)(de)(de)散射(she)損(sun)耗，提(ti)高(gao)了鎖模閥值，限制(zhi)了激(ji)光(guang)輸出功率(lv)和(he)效率(lv)，所以，研(yan)究(jiu)人(ren)員一直在尋找一種(zhong)具有(you)高(gao)光(guang)損(sun)傷閩值、超快恢(hui)復(fu)時間(jian)、寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)寬(kuan)(kuan)和(he)價格便宜等優(you)點的(de)(de)(de)飽(bao)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)材料(liao)。

GO膜(mo)(mo)在水處理(li)中(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離機理(li)尚(shang)存在諸多爭議(yi)。一種觀點認(ren)為(wei)通過尺(chi)寸篩分(fen)(fen)以及帶電(dian)的(de)(de)(de)目標(biao)分(fen)(fen)離物與納(na)(na)米孔(kong)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)靜電(dian)排斥機理(li)實現分(fen)(fen)離，如圖8.3所示。氧化石墨(mo)(mo)烯膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離通道(dao)主要由兩部(bu)分(fen)(fen)構(gou)(gou)成：1）氧化石墨(mo)(mo)烯分(fen)(fen)離膜(mo)(mo)中(zhong)不規則褶皺結構(gou)(gou)形成的(de)(de)(de)半圓(yuan)柱孔(kong)道(dao)；2）氧化石墨(mo)(mo)烯分(fen)(fen)離膜(mo)(mo)片層之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)空隙。除此之(zhi)外(wai)，由氧化石墨(mo)(mo)烯結構(gou)(gou)缺陷引(yin)起的(de)(de)(de)納(na)(na)米孔(kong)道(dao)對于水分(fen)(fen)子的(de)(de)(de)傳輸(shu)提(ti)供了額外(wai)的(de)(de)(de)通道(dao)19-22。Mi等(deng)23研究認(ren)為(wei)干態下通過真空過濾(lv)制備的(de)(de)(de)氧化石墨(mo)(mo)烯片層間(jian)隙的(de)(de)(de)距離約為(wei)0.3 nm。從(cong)微觀方面，GO的(de)(de)(de)聚集(ji)、分(fen)(fen)散、尺(chi)寸和官能團也對水泥基(ji)復合材料(liao)的(de)(de)(de)力學性能有影響(xiang)。

TO具有(you)(you)光致親水(shui)特性，可保證(zheng)高的(de)(de)(de)水(shui)流速(su)率，在(zai)沒有(you)(you)外部流體靜(jing)壓(ya)的(de)(de)(de)情況下(xia)，與GO/TO情況相比，通過RGO/TO雜化膜(mo)的(de)(de)(de)離子滲透(tou)率可降低至(zhi)0.5%，而使用(yong)(yong)同位素標(biao)記(ji)技術測(ce)量的(de)(de)(de)水(shui)滲透(tou)率可保持在(zai)原(yuan)來的(de)(de)(de)60%，如圖(tu)(tu)8.5（d-g）所(suo)示。RGO/TO雜化膜(mo)優異的(de)(de)(de)脫鹽性能(neng)，表(biao)明TO對GO的(de)(de)(de)光致還(huan)原(yuan)作(zuo)用(yong)(yong)有(you)(you)助于離子的(de)(de)(de)有(you)(you)效排斥(chi)，而在(zai)紫外光照射(she)下(xia)光誘導(dao)TO的(de)(de)(de)親水(shui)轉化是保留優異的(de)(de)(de)水(shui)滲透(tou)性的(de)(de)(de)主要原(yuan)因。這種復合薄膜(mo)制備方法簡(jian)單，在(zai)水(shui)凈化領域具有(you)(you)很好的(de)(de)(de)潛在(zai)應用(yong)(yong)。。靜(jing)電作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)強(qiang)弱與氧化石(shi)墨烯表(biao)面官能(neng)團產生的(de)(de)(de)負電荷相關。附近氧化石(shi)墨圖(tu)(tu)片

氧(yang)化石墨烯的表面官能團與水中(zhong)的金屬離子反(fan)應形成復雜的絡合(he)物。開(kai)發氧(yang)化石墨濾餅(bing)

氧(yang)(yang)化(hua)(hua)石墨(mo)烯（GO）表面有(you)羥基(ji)、羧基(ji)、環氧(yang)(yang)基(ji)、羰基(ji)等(deng)親水(shui)性的(de)(de)(de)(de)(de)活性基(ji)團，且片層間距較大(da)，使得氧(yang)(yang)化(hua)(hua)石墨(mo)烯具(ju)(ju)有(you)超大(da)比表面積和的(de)(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)交換能力。GO的(de)(de)(de)(de)(de)結構與(yu)水(shui)通蛋(dan)白相(xiang)類似(si)，而蛋(dan)白質本(ben)身(shen)具(ju)(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)識(shi)別功能，由(you)此可(ke)推(tui)斷氧(yang)(yang)化(hua)(hua)石墨(mo)烯在(zai)分離(li)、過(guo)(guo)濾及仿生(sheng)離(li)子(zi)傳(chuan)輸等(deng)領(ling)域(yu)可(ke)能具(ju)(ju)有(you)潛(qian)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)價值1-3。GO經過(guo)(guo)超聲(sheng)可(ke)以(yi)穩定(ding)地(di)分散在(zai)水(shui)中，再通過(guo)(guo)傳(chuan)統(tong)成膜方(fang)法(fa)如(ru)旋涂(tu)(tu)、滴涂(tu)(tu)和真(zhen)空抽濾等(deng)處理后，GO微片可(ke)呈現肉眼(yan)可(ke)見的(de)(de)(de)(de)(de)層狀(zhuang)薄(bo)膜堆疊(die)，在(zai)薄(bo)膜的(de)(de)(de)(de)(de)層與(yu)層之間形成具(ju)(ju)有(you)選擇(ze)(ze)性的(de)(de)(de)(de)(de)二維納米通道。 除(chu)此之外，GO由(you)于片層間存(cun)在(zai)較強的(de)(de)(de)(de)(de)氫鍵(jian)，力學(xue)性能優(you)異，易(yi)脫離(li)基(ji)底而**存(cun)在(zai)。基(ji)于GO薄(bo)膜制(zhi)備方(fang)法(fa)簡單、成本(ben)低、高通透性和高選擇(ze)(ze)性等(deng)優(you)點，其(qi)在(zai)水(shui)凈化(hua)(hua)領(ling)域(yu)具(ju)(ju)有(you)廣闊的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)空間。開發氧(yang)(yang)化(hua)(hua)石墨(mo)濾餅(bing)

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