石墨烯上的“納米海綿”可成為工業(yè)廢水的高效過濾器

　　維也納大學(xué)的工程師們開發(fā)了一種新的復(fù)合材料，可以有效地過濾掉水中的有機污染物。該系統(tǒng)使用嵌入石墨烯片上的超多孔“納米海綿”。

　　新過濾器的關(guān)鍵是一類叫做共價有機框架(COFs)的材料。這些結(jié)構(gòu)是非常多孔的，使它們在很小的空間內(nèi)擁有巨大的表面積，這意味著它們能有效地抓住大量的分子。被稱為金屬有機框架(MOFs)的相關(guān)材料正被研究用于碳捕獲、海水淡化或從稀薄的空氣中提取飲用水，而COFs可能具有一系列類似的功能。

　　在這項新的研究中，研究人員專注于使用COFs來去除水中的有機染料。這些化學(xué)品是工業(yè)廢水的常見污染物，可能具有毒性和致癌性–更不用說難以去除。

　　該團(tuán)隊調(diào)整了COFs，使其有選擇地抓住有機染料分子。這涉及到使孔的形狀和大小合適–在0.8和1.6納米之間–并使其表面帶負(fù)電，以吸引帶正電的染料分子。

　　但是還有一個障礙需要克服。當(dāng)這種材料以粉狀形式使用時，外緣的孔隙首先被分子填滿，而中間的孔隙則是空的，基本上沒有用處。因此，該團(tuán)隊開發(fā)了一種方法，通過在石墨烯薄片上種植COFs來分散它。

　　最終的結(jié)果是在石墨烯的單原子層上形成了兩納米厚的COFs層，這增加了該材料容納有機染料分子的最大容量。石墨烯本身具有相當(dāng)大的孔隙，允許水快速流過，同時COFs發(fā)揮其作用。

　　研究人員表示：“因此，石墨烯網(wǎng)絡(luò)的大孔與超薄的COFs層及其大量的吸附點相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)特別快速和高效的廢水處理。”

　　研究小組表示，這項技術(shù)應(yīng)該也是相當(dāng)便宜的。不需要使用太多的石墨烯，而且COFs可以被清理出來并重新使用。

　　該研究發(fā)表在《Angewandte Chemie》雜志上。