近期，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院固體物理研究所環(huán)境與能源納米材料中心在重金屬污染物治理領域的研究取得新進展，成功制備出了三維石墨烯/二氧化錳復合氣凝膠材料，該材料對重金屬有很好的去除性能。
目前治理重金屬污染的方法有很多，其中吸附法因簡單、高效、污染小等優(yōu)點，被認為是最有前景的處理方法。傳統(tǒng)的吸附劑材料都存在吸附量低、易團聚、極易產(chǎn)生二次污染、分離困難和循環(huán)性能差等瓶頸問題。針對上述問題，固體所環(huán)境與能源納米材料中心研究團隊以石墨烯材料為原料，制備出三維石墨烯氣凝膠材料，然后以該材料為模板沉積二氧化錳，制備出三維石墨烯/二氧化錳復合氣凝膠材料，其中二氧化錳呈薄片狀，均勻地分布在石墨烯的表面。所獲得的石墨烯/二氧化錳復合氣凝膠能高效地去除污染水體中的Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)離子等，其吸附動力學符合準二級模型，吸附等溫線符合Langmuir模型，相應的飽和吸附量分別為228.46、250.31和643.62 mg/g。這種材料增強的吸附性能，主要來源于三維石墨烯/二氧化錳復合氣凝膠中大量的含氧官能團對重金屬離子的絡合，以及層狀二氧化錳與重金屬離子的離子交換作用。此外，該氣凝膠材料還具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過8次吸-脫附實驗后，其吸附效率仍可達到初始吸附容量的98%。因此，三維石墨烯/二氧化錳復合氣凝膠材料的設計合成為重金屬污染物的治理提供了嶄新的思路和技術支撐。
該研究工作得到“973”項目和國家自然科學基金項目的資助。相關研究成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4, 1970–1979。
圖1. (a) 、(b) 三維石墨烯氣溶膠的照片；(c) 、(d) 三維石墨烯/二氧化錳復合氣溶膠的掃描與透射電鏡照片（藍色代表石墨烯片、紅色代表二氧化錳）
圖2. 三維石墨烯/二氧化錳復合氣溶膠對重金屬離子的吸附示意圖
