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    產業資訊 / Industry

    南開大學Sihui Zhan課題組–用于水處理:基于3D石墨烯的宏觀結構

    近來,由于在水處理中的巨大應用潛力,基于3D石墨烯的宏觀結構(3D GBM)受到越來越多的關注。獨特的結構特征(例如大表面積和物理互連的多孔網絡),以及出色的特性(例如高電導率、優異的化學/熱穩定性、超輕度和高的太陽熱轉換效率),使3D GBM成為通過吸附、電容去離子和太陽蒸餾來提純水的有前途的材料。此外,3D GBM可用作固定粉末納米材料的支架,以構建整體式吸附劑和光/電催化劑,這極大地擴展了其在水處理中的潛在應用。在此,突出了其合成和在水凈化應用方面的最新進展。闡述了剩余的挑戰和未來的觀點,以突出未來的研究方向。
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    Figure 1. 3D GBM作為吸附劑,用于從水中去除有機污染物。ai–aiii)一滴十六烷的吸收過程,以及a-iv)GA表面上水滴的光學照片。b)rGO氣凝膠對不同有機溶劑的吸收能力,插圖:從水中吸收甲苯的過程(用蘇丹黑B染色)。c)吸附/解吸循環顯示細胞GA對正己烷具有極好的可回收性(蘇丹紅G染色)。d)不同染料的rGO氣凝膠的吸收能力。

    Figure 2. 3D GBM作為吸附劑,用于從水中去除重金屬離子。a)MoS2/石墨烯氣凝膠作為吸附劑去除Hg2+的過濾器。b)用于吸附去除U(VI)的氧化石墨烯-殼聚糖水凝膠。

    Figure 3. 3D GBM作為CDI電極。(a)制備的具有平面內納米孔的rGO水凝膠(NP-3DG)和(b)CDI電極的照片。c)CDI過程的示意圖。

    Figure 4. 使用3D GBM構造的整體式光催化劑。a)3D P25/rGO網絡中接口處的充電行為示意圖。b)隨著時間的推移,P25(黑色曲線)和P25/rGO水凝膠(藍色曲線)光催化劑對MB的降解。插圖:光催化過程中給定時間間隔的MB溶液照片。
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    Figure 5. 3D GBM作為還原Cr(VI)的電子催化劑。a)聚苯胺/GO水凝膠作為流通電極用于電催化還原Cr(VI)的示意圖。b)聚苯胺/rGO電極的水流(A)和水流(B)的速度-幅度輪廓。
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    ? ? ? 相關研究成果于2019年由南開大學Sihui Zhan課題組,發表在Adv. Mater.(DOI: 10.1002/adma.201806843)上。原文:3D Graphene-Based Macrostructures for Water Treatment。

     

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