解決GO在不同介質(zhì)中的解理和分散等問題是實現(xiàn)GO廣泛應用的重要前提。此外，不同的應用體系往往要不同的功能體現(xiàn)和界面結合等特征，故而要經(jīng)常對GO表面進行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團，也可在GO表面引入其他功能基團，或者利用GO之間和GO與其它物質(zhì)間的共價鍵或非共價鍵作用進行化學反應接枝其他官能團。由于GO結構的不確定性，以上均屬于一大類復雜的GO化學，導致采用化學方式對GO進行修飾與改性機理復雜化，很難得到結構單一的產(chǎn)品。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問題，但是對GO復合材料優(yōu)異性能的期望使得非常必要總結對GO進行修飾改性的常用方法和技術，同時也是氧化石墨烯相關材料應用能否實現(xiàn)穩(wěn)定、可控規(guī)模化應用的關鍵。氧化石墨片層的厚度約為1.1 ± 0.2 nm。制備氧化石墨增強

氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子，可作為配位體與具有空的價電子軌道的金屬離子發(fā)生絡合反應，生成不溶于水的絡合物，從而有效去除溶液中的金屬離子。Madadrang等45制得乙二胺四乙酸/氧化石墨烯復合材料（EDTA-GO），通過研究發(fā)現(xiàn)其對金屬離子的吸附機制主要為絡合反應，即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，具體過程如圖8.7所示，由于形成的絡合物不溶于水，可通過沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。改性氧化石墨導電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。

石墨烯可與多種傳統(tǒng)半導體材料形成異質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(chǎn)生焦耳熱而產(chǎn)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(yōu)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(zhì)結光電探測器結構如圖9.8所示。

利用化學交聯(lián)和物理手段調(diào)控氧化石墨烯基膜片上的褶皺和片層間的距離是制備石墨烯基納濾膜的主要手段。由于氧化石墨烯片層間隙距離小，Jin等24利用真空過濾法在石墨烯片層間加入單壁碳納米管（SWCNT），氧化石墨烯片層間的距離明顯增加，水通量可達到6600-7200L/（m2.h.MPa），大約是傳統(tǒng)納濾膜水通量的100倍，對于染料的截留率達到97.4%-98.7%。Joshi等25研究了真空抽濾GO分散液制備微米級厚度層狀GO薄膜的滲透作用。通過一系列實驗表明，GO膜在干燥狀態(tài)下是真空壓實的，但作為分子篩浸入水中后，能夠阻擋所有水合半徑大于0.45nm的離子，半徑小于0.45nm的離子滲透速率比自由擴散高出數(shù)千倍，且這種行為是由納米毛細管網(wǎng)絡引起的。異常快速滲透歸因于毛細管樣高壓作用于石墨烯毛細管內(nèi)部的離子。GO薄膜的這一特性在膜分離領域具有非常重要的應用價值。氧化石墨烯（GO）的厚度只有幾納米，具有兩親性。

氧化石墨烯基納濾膜水通量遠遠大于傳統(tǒng)的納濾膜，但是氧化石墨烯納濾膜對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），復合膜的通量達到113L/（m2.h.MPa），對于鹽離子截留率提高，對于Na2SO4截留率可達到83.5%。Sun等27提出了一種全新的、精確可控的基于GO的復合滲透膜的設計思路，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。氧化石墨中存在大量親水基團(如羧基與羥基)，在水溶液中容易分散。關于氧化石墨復合材料

減少面內(nèi)難以修復的孔洞，從而提升還原石墨烯的本征導電性。制備氧化石墨增強

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(xiàn)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(guī)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(tài)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。制備氧化石墨增強