基本信息
- 作者： [俄罗斯]艾拉特· M.迪米夫（Ayrat M.Dimiev） [瑞典]齐格弗里德·艾格勒（Siegfried Eigier）
- 译者： 张强强 何平鸽 俞袆康 杨凯淳
- 出版社：机械工业出版社*
- ISBN：9787111606239
- 上架时间：2018-10-14
- 出版日期：2018 年10月
- 开本：16开
- 版次：1-1
- 所属分类：工业技术 > 化学工业
机械工业出版社分类专区 > 机工电工电子分社 > 新能源与节能环保
编辑推荐
氧化石墨烯（GO）已成为近10年来研究广泛的材料之一。它促进了化学／物理和材料科学领域的大规模跨学科研究。由于其独特的性能，GO已成功通过多种应用测试。这一富有成果的研究领域已经产生了大量的出版物。一些综述文章总结了新进展。然而截至目前，将所有已发表的研究进行系统化，并且帮助对这一领域感兴趣的非专家读者方面只做了少量工作。本书旨在完成这项任务，每章的内容和本书总体上都是从基础到复杂，以经典科学领域中典型的类别呈现。这使得本书与众不同，有别于其他文献。
本书系统地介绍了氧化石墨烯自19世纪起的历史发展沿革，不仅涵盖了氧化石墨烯合成过程机理、结构模型、成分组成、化学性质、能谱表征结果以及功能化修饰等相关内容，同时也介绍了氧化石墨烯在电子传感器件、能源收集存储、薄膜宏观体、复合材料、生物医学、化学催化以及工业化生产方面应用的新研究进展。本书内容全面详尽，内容深度和机理解释客观，是一本学习氧化石墨烯基本原理与相关应用研究的经典著作，很适合石墨烯功能材料领域化学、材料、物理、生物等学科师生以及研究者参阅。
内容简介
本书系统地介绍了氧化石墨烯自19世纪起的历史发展沿革，不仅涵盖了氧化石墨烯合成过程机理、结构模型、成分组成、化学性质、能谱表征结果以及功能化修饰等相关内容，同时也介绍了氧化石墨烯在电子传感器件、能源收集存储、薄膜宏观体、复合材料、生物医学、化学催化以及工业化生产方面应用的新研究进展。本书内容全面详尽，内容深度和机理解释客观，是一本学习氧化石墨烯基础原理与相关应用研究的经典著作。
作译者
本 书 主 编
Ayrat M.Dimiev博士
先进碳纳米结构实验室，喀山联邦大学，喀山，俄罗斯
Ayrat M.Dimiev在位于俄罗斯喀山市的喀山联邦大学获得物理化学专业博士学位。在喀山农业大学任职助理教授三年后，他移居到美国教授国际高中毕业考试化学课程。在2018年，他加入莱斯大学James MTour教授课题组，在这里他开始在碳领域的研究。他的探究涵盖领域有碳纳米管剪开、碳基介电复合材料、石墨插层化合物以及氧化石墨烯化学特性等。他在相关领域终的贡献是揭示了石墨插层混合物中阶段转化机理，以及发展了氧化石墨烯的动力学结构模型。2013年，Dimiev博士接受来自AZ电子材料（现在是美国EMD功能材料有限公司，是德国达姆施塔特市Merck KGaA企业的业务）的个人邀请，去帮助发展他们新启动的碳项目。在美国EMD功能材料有限公司期间，他将自己领域里的专长用于建立和商业化由氧化石墨烯和其他碳纳米结构组成的新产品。2016年5月，Dimiev博士作为喀山联邦大学先进碳纳米结构实验室的负责人回到他在喀山的母校。Dimiev博士在碳领域发表了18篇论文，引用累计超过2000次，同时他拥有5项新发明专利应用。
Siegfried Eigler博士
化学和化工学院，查尔姆斯理工大学，哥德堡，瑞典
Siegfried Eigler于2016年在Friedrich-Alexander大学Norbert Jux教授指导下获得有机化学专业博士学位。随后，他在日本DIC有限公司分部DIC-柏林股份有限公司开展工业研究。相关研究集中在导电高分子和新型半导体单体上。2009年，他开始关于氧化石墨烯合成和应用的研究工作。两年后，他成为Friedrich-Alexander大学讲师和研究助理。在那里，他开展关于氧化石墨烯合成的深入研究，并且他通过控制合成方法实现了避免碳晶格缺陷。基于这个发现，他可以研究氧化石墨烯可控的化学特性，并且合成了几种新的石墨烯衍生物和复合材料。目前，他的研究集中在石墨烯化学特性的先进控制上。Eigler博士已发表27篇碳研究相关的文章，并且申请湿化学合成石墨烯相关专利一项，该专利技术可以实现缺点密度控制。他接受了瑞典哥德堡市查尔姆斯理工大学提供的职位，在2016年开始成为副教授。
本 书 参 编
Seyed Hamed Aboutalebi 凝聚态国家重点实验室，基础科学研究所（IPM），德黑兰，伊朗
Young Hoon Cho 能源工程学院，汉阳大学，首尔，韩国
Mohsen Moazzami Gudarzi 无机和分析化学学院，日内瓦大学，日内瓦，瑞士
Cary Michael Hayner 首席技术官，斯诺迪系统有限公司，芝加哥，伊利诺伊州，美国
Larisa Kovbasyuk 化学与药学学院，无机化学II，Friedrich-Alexander大学，埃尔朗根，德国
Anton Lerf 瓦尔特-巴法力亚科学院迈斯纳研究所，加尔兴，德国
Sean E.Lowe 材料科学与工程学院，莫纳什大学，克莱顿，澳大利亚
Andriy Mokhir 化学与药学学院，无机化学II，Friedrich-Alexander大学，埃尔朗根，德国
Anton V.Naumov 物理与天文学学院，得克萨斯基督大学，沃思堡市，美国
Ho Bum Park 能源工程学院，汉阳大学，首尔，韩国
Ioannis V.Pavlidis 生物化学学院，卡塞尔大学，卡塞尔，德国
Samuele Porro 应用科学与技术学院，都灵理工大学，都灵，意大利
Ayrat M.Dimiev博士
先进碳纳米结构实验室，喀山联邦大学，喀山，俄罗斯
Ayrat M.Dimiev在位于俄罗斯喀山市的喀山联邦大学获得物理化学专业博士学位。在喀山农业大学任职助理教授三年后，他移居到美国教授国际高中毕业考试化学课程。在2018年，他加入莱斯大学James MTour教授课题组，在这里他开始在碳领域的研究。他的探究涵盖领域有碳纳米管剪开、碳基介电复合材料、石墨插层化合物以及氧化石墨烯化学特性等。他在相关领域终的贡献是揭示了石墨插层混合物中阶段转化机理，以及发展了氧化石墨烯的动力学结构模型。2013年，Dimiev博士接受来自AZ电子材料（现在是美国EMD功能材料有限公司，是德国达姆施塔特市Merck KGaA企业的业务）的个人邀请，去帮助发展他们新启动的碳项目。在美国EMD功能材料有限公司期间，他将自己领域里的专长用于建立和商业化由氧化石墨烯和其他碳纳米结构组成的新产品。2016年5月，Dimiev博士作为喀山联邦大学先进碳纳米结构实验室的负责人回到他在喀山的母校。Dimiev博士在碳领域发表了18篇论文，引用累计超过2000次，同时他拥有5项新发明专利应用。
Siegfried Eigler博士
化学和化工学院，查尔姆斯理工大学，哥德堡，瑞典
Siegfried Eigler于2016年在Friedrich-Alexander大学Norbert Jux教授指导下获得有机化学专业博士学位。随后，他在日本DIC有限公司分部DIC-柏林股份有限公司开展工业研究。相关研究集中在导电高分子和新型半导体单体上。2009年，他开始关于氧化石墨烯合成和应用的研究工作。两年后，他成为Friedrich-Alexander大学讲师和研究助理。在那里，他开展关于氧化石墨烯合成的深入研究，并且他通过控制合成方法实现了避免碳晶格缺陷。基于这个发现，他可以研究氧化石墨烯可控的化学特性，并且合成了几种新的石墨烯衍生物和复合材料。目前，他的研究集中在石墨烯化学特性的先进控制上。Eigler博士已发表27篇碳研究相关的文章，并且申请湿化学合成石墨烯相关专利一项，该专利技术可以实现缺点密度控制。他接受了瑞典哥德堡市查尔姆斯理工大学提供的职位，在2016年开始成为副教授。
本 书 参 编
Seyed Hamed Aboutalebi 凝聚态国家重点实验室，基础科学研究所（IPM），德黑兰，伊朗
Young Hoon Cho 能源工程学院，汉阳大学，首尔，韩国
Mohsen Moazzami Gudarzi 无机和分析化学学院，日内瓦大学，日内瓦，瑞士
Cary Michael Hayner 首席技术官，斯诺迪系统有限公司，芝加哥，伊利诺伊州，美国
Larisa Kovbasyuk 化学与药学学院，无机化学II，Friedrich-Alexander大学，埃尔朗根，德国
Anton Lerf 瓦尔特-巴法力亚科学院迈斯纳研究所，加尔兴，德国
Sean E.Lowe 材料科学与工程学院，莫纳什大学，克莱顿，澳大利亚
Andriy Mokhir 化学与药学学院，无机化学II，Friedrich-Alexander大学，埃尔朗根，德国
Anton V.Naumov 物理与天文学学院，得克萨斯基督大学，沃思堡市，美国
Ho Bum Park 能源工程学院，汉阳大学，首尔，韩国
Ioannis V.Pavlidis 生物化学学院，卡塞尔大学，卡塞尔，德国
Samuele Porro 应用科学与技术学院，都灵理工大学，都灵，意大利
目录
译者序
原书序
原书前言
本书主编
本书参编
第1部分 基本原理
第1章 氧化石墨烯的沿革——从起源到石墨烯热潮2
1.1引言2
1.2氧化石墨烯制备4
1.2.1改进和简化氧化石墨烯制备的试验4
1.2.2石墨的过氧化6
1.2.3形成机理——首次近似7
1.3重要含氧官能团的发现以及相关结构模型的发展9
1.3.1石墨氧化物成分解析9
1.3.2 1930~2006年结构模型的创造10
1.3.3形成机理的考虑——第二次近似14
1.4氧化石墨烯性质16
1.4.1热降解和它的产物16
1.4.2化学还原反应17
1.4.3与酸和碱的反应19
原书序
原书前言
本书主编
本书参编
第1部分 基本原理
第1章 氧化石墨烯的沿革——从起源到石墨烯热潮2
1.1引言2
1.2氧化石墨烯制备4
1.2.1改进和简化氧化石墨烯制备的试验4
1.2.2石墨的过氧化6
1.2.3形成机理——首次近似7
1.3重要含氧官能团的发现以及相关结构模型的发展9
1.3.1石墨氧化物成分解析9
1.3.2 1930~2006年结构模型的创造10
1.3.3形成机理的考虑——第二次近似14
1.4氧化石墨烯性质16
1.4.1热降解和它的产物16
1.4.2化学还原反应17
1.4.3与酸和碱的反应19
前言
氧化石墨烯（GO）已成为近10年来研究最广泛的材料之一。它促进了化学/物理和材料科学领域的大规模跨学科研究。由于其独特的性能，GO已成功通过多种应用测试。这一富有成果的研究领域已经产生了大量的出版物。一些综述文章总结了最新进展。然而截至目前，将所有已发表的研究进行系统化，并且帮助对这一领域感兴趣的非专家读者方面只做了少量工作。本书旨在完成这项任务，每章的内容和本书总体上都是从基础到复杂，以经典科学领域中典型的类别呈现。这使得本书与众不同，有别于其他文献。
今天，即使是专家也很难跟踪该领域最近的所有出版物。对于非专业人员，通常是不可能去浏览这些浩瀚如海的出版物。由于现代GO领域普遍存在混淆，使得这一任务进一步复杂化。这种混淆主要源于基本概念的滥用，以及对GO化学结构的过度简化和误解。很难确定可信赖的高质量出版物，这些出版物正确使用基本化学术语，并正确解释实验数据。识别出正确采用基本化学术语，以及正确解释实验数据的可信的高质量论文是非常困难的。在本书中，打算基于可信赖的出版物表示GO真实的化学结构，并正确使用主要的基本概念，因为它们至今已被确定。
自2004年石墨烯时代开始以来，GO与石墨烯密切相关。那时，GO主要被认为是石墨烯的前驱体。术语“化学转化的石墨烯”（CCG）被引入用于还原的氧化石墨烯（RGO），以突出RGO具有石墨烯相似的性质。在文献中滥用术语“石墨烯”被错误地用来代替RGO，会造成非专家读者之间的重大混淆。本书的目标是通过在石墨烯和RGO之间划清界限，并通过展示它们的相似之处，以及它们的不同之处来帮助读者区分两者。更多的混淆源自于术语RGO被错误地用于通过热处理GO得到的材料。本书强调这两种材料是截然不同的，为后者引入术语“热处理氧化石墨烯”（tpGO）。
由于RGO的电学特性低于真实石墨烯的电学特性，GO通常被认为是石墨烯的“弟弟”，或者是低等级的石墨烯。直到2011年左右，这个观点才占据主导地位。后来证明，从基础科学的角度和实际应用来看，GO本身都是一种独特而有价值的材料。GO超越石墨烯的主要优点是其在水中和几种有机溶剂中的溶解性和可加工性好。GO的另一个好处是它具有多种化学改性功能，可以改变其性能。与石墨烯相比，以t为单位进行大规模生产的能力使得GO特别适用于应用。在本书中将展示GO的所有优点和独特之处。
本书分为两部分：第1部分重点介绍GO的基础知识；第2部分介绍GO的应用。
第1部分以GO的研究开始，它有一个非常漫长的历史。它并不是以2006年GO还原的研究工作开始，因为可以通过查看该时期某些出版物的引用指数来思考。整个20世纪在GO化学特性方面进行了非常严肃和深入的研究。与一些现代出版物相比，这些研究中大部分都是以最好的老派传统进行的，在很多方面具有优势。科学思维的基本原理、研究的方法论以及重要的报告数据的可信度都处于现代GO领域相当罕见的水平。在设计自己的实验之前，通过研究那些早期的作品，可以很容易地避免对实验结果的误解。由于早期研究的重要性以及试图使这两个时代之间的联系成为可能，以20世纪所开展的GO研究的历史回顾作为本书开始（第1章）。这一章是由本领域长期开展研究的专家，即著名的Lerf-Klinowski结构模型建立者之一的Anton Lerf教授编写。
氧化石墨烯基本原理与应用在现代文献中，GO的结构极其简单。这导致误解涉及GO的化学反应。第2章由Ayrat M.Dimiev撰写，旨在阐明GO结构的某些方面。在典型的教科书形式中，GO的形成机理、在水溶液处理过程中的转变以及GO的精细化学结构在方法学上都有描述。就其固有的化学性质如水溶液的酸度来讨论GO的结构。
用于GO表征的方法在第3章中以教程方式给予了综述。这一章对进入该领域的研究人员特别重要，强调了不同方法的优缺点，讨论了几种不同方法有助于理解GO结构的例子。这一章由Siegfried Eigler和Ayrat M.Dimiev共同编写。
在水溶液中，GO剥离为单层片材并形成胶体溶液。从水溶液中，GO薄片可以转移到低分子量醇的相中；酒精的溶液和水溶液一样稳定不沉淀。在一定浓度下，GO溶液形成液晶。第4章由CristinaVallés综述了GO溶液的流变学。这一章将讨论GO的胶体化学、表面科学、流变学和液体化学。
由于其电子排布配置，GO具有许多显著的光学特性。与原始石墨烯相反，GO在紫外、可见和近红外区域显示出光致发光，这取决于其结构。这个发光的起源和其他相关问题在第5章中由Anton VNaumov讨论。
GO的化学特性是最大、最难和最有争议的话题。在Siegfried Eigler和Ayrat M.Dimiev撰写的第6章中，讨论了以下主题。首先回顾GO的热稳定性和化学稳定性，然后介绍湿化学非共价功能化方案。接下来讨论的GO的共价功能化是一个非常有争议的话题。当众所周知的有机化学原理应用于GO时，通过分析经过修饰的GO产物，来证明成功完成反应仍然具有挑战性。本书为一些选定实例的实验结果，提供了另一种解释来证明这一挑战。接下来，总结了化学还原方法，特别强调将真正的化学还原与所谓的“热还原”区分开来。在讨论GO化学性质时，与典型的GO平行，讨论了氧化功能化石墨烯（oxo-G1）的这些性质，这是一种具有非常低结构缺陷密度的GO。这进一步阐明了GO化学中缺陷的作用。最后，介绍了oxo-G1的其他性质。oxo-G1可作为一种化合物，在设计和合成功能材料与器件方面能够控制化学特性。
第2部分对使用还原和非还原形式的GO的应用分别做了综述。还原形式的GO在导电性能需要的地方是非常重要的。这些应用利用RGO和tpGO的类石墨烯特性。
由于其二维特性，根据定义，真正的石墨烯不可用于批量生产。它作为一种基底支撑的材料，只有通过微机械剥离石墨，或者通过在活性催化金属表面化学气相沉积生长来获得。由于前者中存在许多缺陷或散射中心，因此RGO和tpGO的电导率比实际石墨烯低3或4个数量级。尽管如此，在需要大量石墨烯的应用中，GO衍生物是唯一的选择。目前，使用RGO和tpGO进行的研究中，约90％在标题和摘要中都使用了术语“石墨烯”。本书强调，GO衍生物，而不是真正的石墨烯，用于第7章和第8章中综述的应用。
场效应晶体管和传感器是利用GO独特电子特性的两个最有前景的应用。由于它的电学和力学性质、良好的载流子迁移率，以及可见范围透光性，RGO也被认为是制造具有许多应用的透明导电膜的最佳候选者之一。第7章由Samuele Porro和Ignazio Roppolo撰写，总结了GO在上述领域应用的巨大潜力。
tpGO的导电性和高比表面积为其与先进能源系统的整合做出了巨大推动。在第8章中，讨论了将GO集成到两类主要的能量存储系统——锂离子电池和超级电容器中。对于可以实现最佳性能的重要物化性质，以及用于获得这些独特益处的合成方法，给予特别的关注来理解和强调。本章由斯诺迪系统有限公司的首席技术官Cary Michael Hayner撰写，该公司是一家初创公司，开发基于GO新型电极材料的新一代锂离子电池。
由于GO薄片的二维特性及其在水中的溶解性，GO可以通过简单的滴铸或过滤构筑成薄膜。如此形成的GO膜对水分子表现出无阻碍的渗透性，对其他分子和原子是绝对不可渗透的。GO和RGO在选择性膜中的应用在第9章中由Ho Bum Park、Hee Wook Yoon和Young Hoon Cho综述。
由于GO在水和有机溶剂中的可加工性，GO已经被尝试作为一种组分应用到许多复合材料中。将GO掺入聚合物会改变导电性和导热性、降低渗透性并改善力学性能。第10章由Mohsen Moazzami Gudarzi、Seyed Hamed Aboutalebi和Farhad Sharif介绍了这一主题。
GO的生物医学应用和毒性研究对于GO在实际应用中的使用至关重要。其他材料，如碳纳米管，被怀疑是有毒或致癌的。因此，目前在分析GO的医学特性和生物医学应用方面取得的进展由Larisa Kovbasyuk和Andriy Mokhir在第11章中介绍。
GO及其衍生物具有独特的性质，使它们成为氧化反应、Friedel-Crafts和Michael加成、聚合反应、氧还原反应和光催化作用的催化剂。这种性质由Ioannis V.Pavlidis在第12章中给予综述。
GO的大规模生产仍然是它商业化的关键。GO在商业上可行的最关键因素是其成本效益。这不是一个简单的任务，因为GO生产涉及产生大量酸性废物和冗长的纯化程序。商业GO生产面临的挑战将在第13章由Sean E.Lowe和Yu Lin Zhong讨论。
今天，即使是专家也很难跟踪该领域最近的所有出版物。对于非专业人员，通常是不可能去浏览这些浩瀚如海的出版物。由于现代GO领域普遍存在混淆，使得这一任务进一步复杂化。这种混淆主要源于基本概念的滥用，以及对GO化学结构的过度简化和误解。很难确定可信赖的高质量出版物，这些出版物正确使用基本化学术语，并正确解释实验数据。识别出正确采用基本化学术语，以及正确解释实验数据的可信的高质量论文是非常困难的。在本书中，打算基于可信赖的出版物表示GO真实的化学结构，并正确使用主要的基本概念，因为它们至今已被确定。
自2004年石墨烯时代开始以来，GO与石墨烯密切相关。那时，GO主要被认为是石墨烯的前驱体。术语“化学转化的石墨烯”（CCG）被引入用于还原的氧化石墨烯（RGO），以突出RGO具有石墨烯相似的性质。在文献中滥用术语“石墨烯”被错误地用来代替RGO，会造成非专家读者之间的重大混淆。本书的目标是通过在石墨烯和RGO之间划清界限，并通过展示它们的相似之处，以及它们的不同之处来帮助读者区分两者。更多的混淆源自于术语RGO被错误地用于通过热处理GO得到的材料。本书强调这两种材料是截然不同的，为后者引入术语“热处理氧化石墨烯”（tpGO）。
由于RGO的电学特性低于真实石墨烯的电学特性，GO通常被认为是石墨烯的“弟弟”，或者是低等级的石墨烯。直到2011年左右，这个观点才占据主导地位。后来证明，从基础科学的角度和实际应用来看，GO本身都是一种独特而有价值的材料。GO超越石墨烯的主要优点是其在水中和几种有机溶剂中的溶解性和可加工性好。GO的另一个好处是它具有多种化学改性功能，可以改变其性能。与石墨烯相比，以t为单位进行大规模生产的能力使得GO特别适用于应用。在本书中将展示GO的所有优点和独特之处。
本书分为两部分：第1部分重点介绍GO的基础知识；第2部分介绍GO的应用。
第1部分以GO的研究开始，它有一个非常漫长的历史。它并不是以2006年GO还原的研究工作开始，因为可以通过查看该时期某些出版物的引用指数来思考。整个20世纪在GO化学特性方面进行了非常严肃和深入的研究。与一些现代出版物相比，这些研究中大部分都是以最好的老派传统进行的，在很多方面具有优势。科学思维的基本原理、研究的方法论以及重要的报告数据的可信度都处于现代GO领域相当罕见的水平。在设计自己的实验之前，通过研究那些早期的作品，可以很容易地避免对实验结果的误解。由于早期研究的重要性以及试图使这两个时代之间的联系成为可能，以20世纪所开展的GO研究的历史回顾作为本书开始（第1章）。这一章是由本领域长期开展研究的专家，即著名的Lerf-Klinowski结构模型建立者之一的Anton Lerf教授编写。
氧化石墨烯基本原理与应用在现代文献中，GO的结构极其简单。这导致误解涉及GO的化学反应。第2章由Ayrat M.Dimiev撰写，旨在阐明GO结构的某些方面。在典型的教科书形式中，GO的形成机理、在水溶液处理过程中的转变以及GO的精细化学结构在方法学上都有描述。就其固有的化学性质如水溶液的酸度来讨论GO的结构。
用于GO表征的方法在第3章中以教程方式给予了综述。这一章对进入该领域的研究人员特别重要，强调了不同方法的优缺点，讨论了几种不同方法有助于理解GO结构的例子。这一章由Siegfried Eigler和Ayrat M.Dimiev共同编写。
在水溶液中，GO剥离为单层片材并形成胶体溶液。从水溶液中，GO薄片可以转移到低分子量醇的相中；酒精的溶液和水溶液一样稳定不沉淀。在一定浓度下，GO溶液形成液晶。第4章由CristinaVallés综述了GO溶液的流变学。这一章将讨论GO的胶体化学、表面科学、流变学和液体化学。
由于其电子排布配置，GO具有许多显著的光学特性。与原始石墨烯相反，GO在紫外、可见和近红外区域显示出光致发光，这取决于其结构。这个发光的起源和其他相关问题在第5章中由Anton VNaumov讨论。
GO的化学特性是最大、最难和最有争议的话题。在Siegfried Eigler和Ayrat M.Dimiev撰写的第6章中，讨论了以下主题。首先回顾GO的热稳定性和化学稳定性，然后介绍湿化学非共价功能化方案。接下来讨论的GO的共价功能化是一个非常有争议的话题。当众所周知的有机化学原理应用于GO时，通过分析经过修饰的GO产物，来证明成功完成反应仍然具有挑战性。本书为一些选定实例的实验结果，提供了另一种解释来证明这一挑战。接下来，总结了化学还原方法，特别强调将真正的化学还原与所谓的“热还原”区分开来。在讨论GO化学性质时，与典型的GO平行，讨论了氧化功能化石墨烯（oxo-G1）的这些性质，这是一种具有非常低结构缺陷密度的GO。这进一步阐明了GO化学中缺陷的作用。最后，介绍了oxo-G1的其他性质。oxo-G1可作为一种化合物，在设计和合成功能材料与器件方面能够控制化学特性。
第2部分对使用还原和非还原形式的GO的应用分别做了综述。还原形式的GO在导电性能需要的地方是非常重要的。这些应用利用RGO和tpGO的类石墨烯特性。
由于其二维特性，根据定义，真正的石墨烯不可用于批量生产。它作为一种基底支撑的材料，只有通过微机械剥离石墨，或者通过在活性催化金属表面化学气相沉积生长来获得。由于前者中存在许多缺陷或散射中心，因此RGO和tpGO的电导率比实际石墨烯低3或4个数量级。尽管如此，在需要大量石墨烯的应用中，GO衍生物是唯一的选择。目前，使用RGO和tpGO进行的研究中，约90％在标题和摘要中都使用了术语“石墨烯”。本书强调，GO衍生物，而不是真正的石墨烯，用于第7章和第8章中综述的应用。
场效应晶体管和传感器是利用GO独特电子特性的两个最有前景的应用。由于它的电学和力学性质、良好的载流子迁移率，以及可见范围透光性，RGO也被认为是制造具有许多应用的透明导电膜的最佳候选者之一。第7章由Samuele Porro和Ignazio Roppolo撰写，总结了GO在上述领域应用的巨大潜力。
tpGO的导电性和高比表面积为其与先进能源系统的整合做出了巨大推动。在第8章中，讨论了将GO集成到两类主要的能量存储系统——锂离子电池和超级电容器中。对于可以实现最佳性能的重要物化性质，以及用于获得这些独特益处的合成方法，给予特别的关注来理解和强调。本章由斯诺迪系统有限公司的首席技术官Cary Michael Hayner撰写，该公司是一家初创公司，开发基于GO新型电极材料的新一代锂离子电池。
由于GO薄片的二维特性及其在水中的溶解性，GO可以通过简单的滴铸或过滤构筑成薄膜。如此形成的GO膜对水分子表现出无阻碍的渗透性，对其他分子和原子是绝对不可渗透的。GO和RGO在选择性膜中的应用在第9章中由Ho Bum Park、Hee Wook Yoon和Young Hoon Cho综述。
由于GO在水和有机溶剂中的可加工性，GO已经被尝试作为一种组分应用到许多复合材料中。将GO掺入聚合物会改变导电性和导热性、降低渗透性并改善力学性能。第10章由Mohsen Moazzami Gudarzi、Seyed Hamed Aboutalebi和Farhad Sharif介绍了这一主题。
GO的生物医学应用和毒性研究对于GO在实际应用中的使用至关重要。其他材料，如碳纳米管，被怀疑是有毒或致癌的。因此，目前在分析GO的医学特性和生物医学应用方面取得的进展由Larisa Kovbasyuk和Andriy Mokhir在第11章中介绍。
GO及其衍生物具有独特的性质，使它们成为氧化反应、Friedel-Crafts和Michael加成、聚合反应、氧还原反应和光催化作用的催化剂。这种性质由Ioannis V.Pavlidis在第12章中给予综述。
GO的大规模生产仍然是它商业化的关键。GO在商业上可行的最关键因素是其成本效益。这不是一个简单的任务，因为GO生产涉及产生大量酸性废物和冗长的纯化程序。商业GO生产面临的挑战将在第13章由Sean E.Lowe和Yu Lin Zhong讨论。
