石墨烯是一种由碳原子通过sp~2键与另外三个碳原子键合在一起的单层平面材料,作为一种新型材料,它拥有着优异的晶体和电子质量。由于石墨烯氧化物独特的电子、光学、机械和化学性能,在过去的十多年中在材料科学研究领域非常受欢迎。自2004年石墨烯被K.Novoselov等人合成后,石墨烯凭借着其突出的物理性质及化学性质,应用在了许多科学研究领域并且产生了不小的影响。石墨烯氧化物（Graphene Oxide,简称GO）是具有二维结构的一种纳米材料,可以视为是经过反应生成石墨烯的“前体”。在已合成的各种石墨烯衍生物中,氧化石墨烯是最吸引人关注的一种重要石墨烯衍生物。初始的石墨烯与石墨烯氧化物之间的主要区别是,氧化石墨烯中的含氧基团会使其产生显著的结构缺陷,这伴随着氧化石墨烯电导率的损失,同时可能会限制氧化石墨烯在电活性高分子材料和电化学器件中的使用;另外石墨烯氧化物中的这些含氧基团会强烈的影响其电子、机械强度、化学和电化学性能。迄今为止,氧化石墨烯已被开发用于从薄膜晶体管、环境催化、电容器、传感器到光学开关和光学限制器的各种应用。在实现和发展基于石墨烯氧化物的纳米系统集成光子器件时,研究氧化石墨烯的光学性质对于理解其结构和电子跃迁的基本性质是至关重要的。将结构特征与光响应相关联的技术之一是超快瞬态吸收光谱。本文的研究内容主要分为以下两个部分。一、首先利用稳态吸收光谱技术对石墨烯氧化物进行表征,探究荧光峰位随激发波长的变化。接着利用瞬态吸收光谱技术对石墨烯氧化物进行探测,根据不同偏振方向的瞬态光谱计算得到电子态各向异性衰减动力学,来研究在超快激发下石墨烯氧化物中不同杂化态之间的变化。证明石墨烯氧化物sp~2团簇电子态可以通过Foster能量传递发生非常有效的能量迁移过程,特征时间常数从几皮秒到几十皮秒。二、通过在玻璃衬底上旋涂和蒸镀制备了6 nm厚的超薄GO/Au薄膜,利用泵浦探测技术测量了GO薄膜及GO/Au薄膜的瞬态吸收光谱。将氧化石墨烯瞬态吸收光谱与GO/Au瞬态吸收光谱进行比对,发现光激发氧化石墨烯后可以在超快的时间尺度将电荷传递给Au上,形成跨层的电荷转移态。本文利用超快瞬态光谱技术将石墨烯氧化物的结构特性和光学响应联系起来,探究石墨烯氧化物中不同杂化域之间的关系,使得对石墨烯氧化物的结构与性质有了更深入的了解,将石墨烯氧化物及其他纳米复合材料应用在更多的领域中。