Nature Review Chemistry: 用于光子学、电子学和光电子的氧化石墨烯

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。

近日，墨尔本皇家理工大学Jia Baohua、新加坡国立大学Loh Kian Ping、斯威本科技大学Moss David J.对用于光子学、电子学和光电子的氧化石墨烯进行了综述研究。

本文要点：

1) 在过去十年中，GO在材料合成和性能定制方面的研究取得了巨大进展。从而导致了基于GO的光子学、电子学和光电子技术的快速发展，为开发优异性能的技术和实现技术突破铺平了道路。

2) 作者根据GO和还原GO的化学结构和制造方法，以及它们在太阳能收集、能量存储、医疗诊断、图像显示和光通信等关键技术中的应用，概述了GO的光学、电学和光电子性质。还讨论了该领域的挑战，以及未来技术进步的机遇。

图1：原始石墨烯pristine graphene、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。

参考文献：

Jiayang Wu et.al Graphene oxide for photonics, electronics and optoelectronics Nature Review Chemistry 2023

https://doi.org/10.1038/s41570-022-00458-7