新型石墨材料“织网”捕捉水中重金属

2014年06月30日 9:52 7010次浏览 来源:   分类: 铅锌资讯


  搞定“难搞”的石墨材料
  在氨基化氧化石墨烯纳米复合材料的研究中,刘锦淮与黄行九团队遇到了几个难题。
  比如材料的选择。科研人员在一系列的文献调研比较之后,选定了石墨烯基材料。作为一种新型材料,石墨烯具有稳定、无毒、比表面积大、利于功能化等优点。
  但是,在研究中他们发现,氧化石墨烯也能去除水中重金属离子,可它的吸附容量并不高。怎样在其基础上改进材料,增加其吸附效率成了他们要解决的问题。
  研究人员将其回归到最基本地化学问题上—结合基础化学方法,选择氨基化氧化石墨烯材料进行实验,用它来去除水中重金属钴离子。
  如何用最少的材料最大程度地去除污染物?这给科研人员提出了新要求,怎样才能够结合上更多的活性位点成为一个重要的问题。
  经过大量文献调研及实验摸索,他们找到了一种利用简单的有机化学反应在材料表面接上更多的活性位点,从而加大了材料对污染离子的吸附去除效果,在最终制备得到的材料中活性位点氮元素的含量达到3.72%。
  “还有就是材料的吸附处理的问题。”黄行九告诉记者。他们将制备得到的氨基化氧化石墨烯用于去除水中重金属离子,发现效果还是很突出的—最大饱和吸附容量可以达到116.35mg/g,“这在目前已经算是吸附容量最大的材料之一”。
  在进行吸附去除实验时,石墨烯的团聚问题曾令科研人员头疼。石墨烯极易团聚,一旦团聚就会使吸附效果大打折扣,而石墨烯从液态到干燥的过程是最容易产生团聚的。
  在经过几次不理想的实验之后,他们尝试直接用胶体态的氨基化氧化石墨烯来实验,这又给材料的量取增加了难度。最终,他们采用体积测量的方法量取材料用于吸附处理,这样不仅增加了吸附效率,而且还减少了干燥这一步,降低了成本和时间。
  正是这样一步步地坚持,科研团队最终在实验室里做出了理想的材料。下一步,他们面对的是该材料实际应用的瓶颈—量产问题。未来,他们主要任务是进一步优化氨基化石墨烯除钴材料的合成路线,重点是提高产量,降低成本,再优化膜制备技术工艺,并推广应用。
  目前,他们正和中霖中科环境科技有限公司洽谈相关合作事宜。“我们希望能借助企业的力量实现该材料的规模化生产,尽快完成中试进程,加快其推广应用,为治理水污染贡献力量。”刘锦淮说。

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责任编辑:彭彭

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