光學(xué)材料的某些非線性性質(zhì)是實(shí)現(xiàn)高性能集成光子器件的關(guān)鍵。光子芯片的許多重要功能，如全光開關(guān)，信號(hào)再生，超快通信都離不開它。找尋一種具有超高三階非線性，并且易于加工各種功能性微納結(jié)構(gòu)的材料是眾多的光學(xué)科研工作者的夢(mèng)想，也是成功研制超高性能全光芯片的必由之路。超快泵浦探針光譜表明，重度功能化的具有較大SP3區(qū)域的GO材料在高激發(fā)強(qiáng)度下可以出現(xiàn)飽和吸收、雙光子吸收和多光子吸收[6][50][51][52]，這種效應(yīng)歸因于在SP3結(jié)構(gòu)域的光子中存在較大的帶隙。相反，在具有較小帶隙的SP2域中的*出現(xiàn)單光子吸收。石墨烯在飛秒脈沖激發(fā)下具有飽和吸收[52]，而氧化石墨烯在低能量下為飽和吸收，高能量下則具有反飽和吸收[51]。因此，通過控制GO氧化/還原的程度，實(shí)現(xiàn)SP2域到SP3域的比例調(diào)控，可以調(diào)整GO的非線性光學(xué)性質(zhì)，這對(duì)于高次諧波的產(chǎn)生與應(yīng)用是非常重要的。隨著含氧基團(tuán)的去除，氧化石墨烯（GO）在可見光波段的的光吸收率迅速上升。北京官能化氧化石墨

TO具有光致親水特性，可保證高的水流速率，在沒有外部流體靜壓的情況下，與GO/TO情況相比，通過RGO/TO雜化膜的離子滲透率可降低至0.5%，而使用同位素標(biāo)記技術(shù)測(cè)量的水滲透率可保持在原來(lái)的60%，如圖8.5（d-g）所示。RGO/TO雜化膜優(yōu)異的脫鹽性能，表明TO對(duì)GO的光致還原作用有助于離子的有效排斥，而在紫外光照射下光誘導(dǎo)TO的親水轉(zhuǎn)化是保留優(yōu)異的水滲透性的主要原因。這種復(fù)合薄膜制備方法簡(jiǎn)單，在水凈化領(lǐng)域具有很好的潛在應(yīng)用。。綠色氧化石墨復(fù)合材料減少面內(nèi)難以修復(fù)的孔洞，從而提升還原石墨烯的本征導(dǎo)電性。

氧化應(yīng)激是指體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡，傾向于氧化，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞炎性浸潤(rùn)，蛋白酶分泌增加，產(chǎn)生大量氧化中間產(chǎn)物，即活性氧。大量的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)確認(rèn)細(xì)胞經(jīng)不同濃度的GO處理后，都會(huì)增加細(xì)胞中活性氧的量。而活性氧的量可以通過商業(yè)化的無(wú)色染料染色后利用流式細(xì)胞儀或熒光顯微鏡檢測(cè)到。氧化應(yīng)激是由自由基在體內(nèi)產(chǎn)生的一種負(fù)面作用，并被認(rèn)為是導(dǎo)致衰老和疾病的一個(gè)重要因素。氧化應(yīng)激反應(yīng)不僅與GO的濃度[17,18]有關(guān)，還與GO的氧化程度[19]有關(guān)。如將蠕蟲分別置于10μg/ml和20μg/ml的PLL-PEG修飾的GO溶液中，GO會(huì)引起蠕蟲細(xì)胞內(nèi)活性氧的積累，其活性氧分別增加59.2%和75.3%。

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。調(diào)控反應(yīng)過程中氧化條件，減少面內(nèi)大面積反應(yīng)，減少缺陷，提升還原效率。

氧化石墨烯（GO）表面有羥基、羧基、環(huán)氧基、羰基等親水性的活性基團(tuán)，且片層間距較大，使得氧化石墨烯具有超大比表面積和***的離子交換能力。GO的結(jié)構(gòu)與水通蛋白相類似，而蛋白質(zhì)本身具有優(yōu)異的離子識(shí)別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過濾及仿生離子傳輸?shù)阮I(lǐng)域可能具有潛在的應(yīng)用價(jià)值1-3。GO經(jīng)過超聲可以穩(wěn)定地分散在水中，再通過傳統(tǒng)成膜方法如旋涂、滴涂和真空抽濾等處理后，GO微片可呈現(xiàn)肉眼可見的層狀薄膜堆疊，在薄膜的層與層之間形成具有選擇性的二維納米通道。 除此之外，GO由于片層間存在較強(qiáng)的氫鍵，力學(xué)性能優(yōu)異，易脫離基底而**存在。基于GO薄膜制備方法簡(jiǎn)單、成本低、高通透性和高選擇性等優(yōu)點(diǎn)，其在水凈化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。氧化石墨烯（GO）的比表面積很大，厚度小。北京官能化氧化石墨

修復(fù)石墨烯片層上的缺陷，可以提高石墨烯微片的碳含量和在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面的性能。北京官能化氧化石墨

氧化石墨烯基納濾膜水通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的納濾膜，但是氧化石墨烯納濾膜對(duì)鹽離子的截留率還有待提高。Gao等26利用過濾法在氧化石墨烯片層中間混合加入多壁碳納米管（MWCNTs），復(fù)合膜的通量達(dá)到113 L/（m2.h.MPa），對(duì)于鹽離子截留率提高，對(duì)于Na2SO4截留率可達(dá)到83.5%。Sun等27提出了一種全新的、精確可控的基于GO的復(fù)合滲透膜的設(shè)計(jì)思路，通過將單層二氧化鈦（TO）納米片嵌入具有溫和紫外（UV）光照還原的氧化石墨烯（GO）層壓材料中，所制備的RGO/TO雜化膜表現(xiàn)出優(yōu)異的水脫鹽性能。北京官能化氧化石墨