氧化石墨烯（GO）的光學性質與石墨烯有著很大差別。石墨烯是零帶隙半導體，在可見光范圍內的光吸收系數近乎常數（～2.3%）；相比之下，氧化石墨烯的光吸收系數要小一個數量級（～0.3%）[9][10]。而且，氧化石墨烯的光吸收系數是波長的函數，其吸收曲線峰值在可見光與紫外光交界附近，隨著波長向近紅外一端移動，吸收系數逐漸下降。對紫外光的吸收（200-320nm）會表現出明顯的π-π*和n-π*躍遷，而且其強度會隨著含氧基團的出現而增加[11]。氧化石墨烯（GO）的光響應對其含氧基團的數量十分敏感[12]。隨著含氧基團的去除，氧化石墨烯（GO）在可見光波段的的光吸收率迅速上升，**終達到2.3%這一石墨烯吸收率的上限。修復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電、導熱等方面的性能。多層氧化石墨圖片

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。多層氧化石墨圖片將氧化石墨暴露在強脈沖光線下，例如氙氣燈也能得到石墨烯。

配體交換作用即：氧化石墨烯上原有的配位體被溶液中的金屬離子所取代，并以配位鍵的形式生成不溶于水的配合物，**終通過簡單的過濾即可從溶液中去除。Tang等47對Fe與GO（質量比為1：7.5）復合及Fe與Mn（摩爾比為3∶1）復合的氧化石墨烯/鐵-錳復合材料（GO/Fe-Mn）進行了吸附研究，通過一系列的實驗表明，氧化石墨烯對Hg2+的吸附機理主要是配體交換作用，其比較大吸附量達到32.9mg/g。Hg2+可在水環境中形成Hg(OH)2，與鐵錳氧化物中的活性點位（如-OH）發生配體交換作用，從而將Hg(OH)2固定在氧化石墨烯/鐵-錳復合材料上，達到去除水環境中Hg2+的目的。氧化石墨烯經一定功能化處理后可發揮更大的性能優勢，例如大比表面積、高敏感度和高選擇性等，這些特性對于氧化石墨烯作為吸附劑吸附水環境中的金屬離子有著重要的作用。

氧化石墨烯（GO）表面有羥基、羧基、環氧基、羰基等親水性的活性基團，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的結構與水通蛋白相類似，而蛋白質本身具有優異的離子識別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過濾及仿生離子傳輸等領域可能具有潛在的應用價值1-3。GO經過超聲可以穩定地分散在水中，再通過傳統成膜方法如旋涂、滴涂和真空抽濾等處理后，GO微片可呈現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的氫鍵，力學性能優異，易脫離基底而**存在。基于GO薄膜制備方法簡單、成本低、高通透性和高選擇性等優點，其在水凈化領域具有廣闊的應用空間。氧化石墨可以用于提高環氧樹脂、聚乙烯、聚酰胺等聚合物的導熱性能。

石墨烯可與多種傳統半導體材料形成異質結，如硅[64][65][66]，鍺[67]，氧化鋅[68]，硫化鎘[69]、二硫化鉬[70]等。其中，石墨烯/硅異質結器件是目前研究**為***、光電轉換效率比較高（AM1.5）的一類光電器件。基于硅-石墨烯異質結光電探測器（SGPD），獲得了極高的光伏響應[71]。相比于光電流響應，它不會因產生焦耳熱而產生損耗。基于化學氣象沉積法（CVD）生長的石墨烯光電探測器有很多其獨特的優點。首先有極高的光伏響應，其次有極小的等效噪聲功率可以探測極微弱的信號，常見的硅-石墨烯異質結光電探測器結構如圖9.8所示。雖然GO具有諸多特性，但是由于范德華作用力，使GO之間很容易在不同體系中發生團聚。多層氧化石墨圖片

氧化石墨烯的表面官能團與水中的金屬離子反應形成復雜的絡合物。多層氧化石墨圖片

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尺寸的間隔物來調節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的目標離子和分子。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的物質可以通過氧化石墨烯膜片，而水合半徑大于0.45nm的物質被截留，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基團或聚合物鏈（例如聚電解質），從而使GO膜成為水凈化、廢水回收、制藥和燃料分離等應用的理想選擇。如果使用更大尺寸的納米顆粒或納米纖維作為插層物，可以制備出間距超過2nm的GO膜，以用于生物醫學應用（例如人工腎和透析），這些應用需要大面積預分離生物分子和小廢物分子。多層氧化石墨圖片