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石墨烯复合材料在水处理方面的研究

浏览:16 发表时间:2017-03-15 16:11:00

石墨烯复合材料在水处理方面的研究

  1、石墨烯/金属氧化物复合材料吸附剂

  1.1石墨烯/Fe3O4复合材料

  Fe3O4具有较大的比表面积、良好的生物相容性及磁学性能,常用作水处理材料。但是Fe3O4粒径小,容易团聚,此外在连续流系统中,它会氧化成α,γ-Fe3O4。石墨烯和Fe3O4复合能有效克服上述缺点,而且复合后能增强Fe3O4的使用寿命,在吸附后期处理过程中能够快速分离,因而磁性石墨烯复合材料用作水处理的研究日益得到重视。

  用石墨烯反应器(GAR)处理城市废水,如含药物(咖啡因、卡马西平、布洛芬和双氯芬酸)废水,对它们的去除率都高于95%。与传统活性炭相比,石墨烯反应器对药物混合物去除效果相当好。

  1.2石墨烯与其它金属氧化物形成的复合材料

  除Fe3O4外,石墨烯还可以和SiO2、ZnO、MnO2、CoFe2O4、ZrO2形成复合材料用于水处理材料,这些复合材料不仅具有良好的吸附性,而且有的还对某种金属离子具有高度选择性。

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  2、石墨烯光催化复合材料在水处理方面的研究

  石墨烯具有优良的电子传输性能,在光催化过程中,将石墨烯和光催化材料复合,可以有效发挥两者的优势,通过协同效应,进一步增强复合材料的光催化性能。

  2.1石墨烯/TiO2复合材料

  TiO2是一种优异的光催化材料,但TiO2光激发产生的电子-空穴对极易复合,而石墨烯具有的独特的电子传输特性可以降低光载流子的复合,提高TiO2光催化效率。目前石墨烯/TiO2复合材料主要用于光降解有机污染物,复合材料相比较TiO2纳米粒子,其光催化性能有大幅度提高,目前石墨烯/TiO2复合材料用作光降解的有机物有亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙、苯酚、丙酮、孔雀绿等。

  2.2石墨烯与其它金属氧化物形成的复合材料

  除TiO2外,石墨烯还可以和其它的金属氧化物和化合物形成复合材料用作光催化材料,目前已经有CdS、ZnO、WO3、CuO、Mn3O4、Mn2O3、SnO2、Bi2WO6、ZnWO4、Bi2MoO6、BiVO4、BaCrO4、CoFeO4等金属氧化物及化合物。这些石墨烯复合材料有时显示出了比石墨烯/TiO2还要高的光催化性能,一般来说,金属氧化物的形貌,在石墨烯面上分布及氧化物的缺陷对其光催化性能有重要的影响。目前该类石墨烯复合材料主要用作降解有机染料。



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