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石墨烯优越的吸附性能在环保领域得到更多应用
2019-7-5 17:07:08

随着工业化程度的不断加深,自然环境的自我调节速度远远赶不上污染的排放速度,整治环境污染问题迫在眉睫。石墨烯作为二维纳米材料具备优越的吸附性能、较高的化学活性等优势,在环保领域具有巨大的市场空间,国内外不少科研人员深入研究石墨烯在环保领域的技术。

那么,石墨烯具有的吸附性能是怎样产生的?究竟能否处理污染问题?

石墨烯材料具备比外表面积超大的表面积和多孔隙结构,这是成为其良好吸附性能的基础。氧化石墨烯是石墨烯的一种重要衍生物,人们通过浓硫酸或强氧化剂氧化处理后的石墨剥离而成。据悉,氧化物石墨烯对于污染物的吸附性主要是自身携带的含氧官能团以及芳烷基。

首先,从水性质亲疏分析,石墨烯对于污染物可以分为亲水吸附和疏水吸附。原因何在呢?由于氧化石墨烯的含氧官能团主要是“亲水基”,容易和亲水物质发生结合,易于同金属硫化物、金属原子、氧化物等形式结合成氧化石墨烯插层复合材料,有效吸附去除水中多种有毒有害污染物;芳烷基主要是“疏水基”倾向于疏水物质的结合,有效吸附油污类污染物。

其次,从理化性质来说,石墨烯吸附污染物大致分为物理吸附和化学吸附。物理吸附的原理是以分子间作用力为主,主要包括静电作用、疏水作用以及范德华力等,这几类吸附作用往往是相伴而生的。化学吸附是以化学性质为主的吸附,比如氧化石墨烯的氧原子与金属离子发生络合作用而产生的吸附功能。

自从2004年石墨烯被发现以来,人类对于它的研究从未停止。石墨烯具有的独特性能,使其在环保领域的应用取得重大突破。石墨烯在制备成本和技术研究方面的不断突破,将会在水污染处理、大气污染治理等环保领域得到更多应用。

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