用于光子学、电子学和光电子学的氧化石墨烯

氧化石墨烯（GO）最初是为了模仿石墨烯而开发的材料，但其很快就被认为是一种功能材料，并解决了石墨烯和其他碳材料无法实现的应用。追忆十年，在材料合成和性能调控方面，氧化石墨烯研究取得了巨大的进步。同样也产生了基于氧化石墨烯GO的光子学、电子学和光电子学的快速发展，为卓越材料性能的技术突破铺平了道路。

近日，澳大利亚斯威本科技大学Jiayang Wu，David J. Moss，皇家墨尔本理工大学Han Lin，Baohua Jia，新加坡国立大学 Kian Ping Loh，在Nature Reviews Chemistry上发表综述文章，从氧化石墨烯化学结构和制备方法出发，概述了氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的光学、电学和光电性质，及其在太阳能收集、能量存储、医疗诊断、图像显示和光通信等关键技术领域的应用。还讨论了氧化石墨烯这一领域的挑战，以及未来技术进步的主要机遇。

 

 

框图 氧化石墨烯的历史和形貌  

图1. 原始石墨烯、氧化石墨烯和完全还原的氧化石墨烯的比较  

图2 氧化石墨烯薄膜的制备方法  

图3. 氧化石墨烯还原方法  

图4. 基于氧化石墨烯化学结构修饰的多样化光子和电子应用  

图5. 氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的线性光学性质和应用  

图6. 氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的非线性光学性质和应用  

图7. 氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的电学性质和应用  

图8. 氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的光电性质和应用。  

图9. 未来应用   表1. 氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的典型光子、电子和光电应用。

  表2. 氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和用于电子、光子和光电应用的石墨烯器件最新性能比较。

从工程和实用性的角度来看，最近在实验室成功制备了高质量氧化石墨烯GO和还原氧化石墨烯reduced RGO以及精确控制其性能，推动了大规模制造GO和RGO器件的工业环境应用。同时，工业实际需求，将促进实验室研究的材料性能改性，以进一步提高材料性能和拓宽应用。这种协同效应，将产生持久的积极影响，这将是推动该领域不断发展的强大动力。随着氧化石墨烯GO化学知识的不断积累及其材料制备和表征技术的不断进步，预计将继续取得重大突破，进一步弥合理论与实践之间的差距，并为实现低维碳基材料工业实现铺平道路。

审核编辑 ：李倩