考慮到大量關(guān)于二維納米材料卓越環(huán)保性能的工作，在解決其在使用點(POU)水處理中的實際應(yīng)用方面仍然存在缺失的環(huán)節(jié)。通過回顧二維納米材料的卓越環(huán)保性能，特別是石墨烯及其衍生物，本綜述旨在激發(fā)對石墨烯基POU水處理的進(jìn)一步討論和研究，特別是關(guān)注去除新興污染物(ECCs)，這方面相關(guān)的文獻(xiàn)研究較少。我們綜述了ECCs在環(huán)境中的普遍存在，它們對人類和海洋生物的健康影響，以及與納米結(jié)構(gòu)相比，使用三維石墨烯基宏觀結(jié)構(gòu)有效去除水中ECCs的潛力，以確保吸附劑易于回收和再利用。鑒于各種研究表明石墨烯納米片具有優(yōu)越的吸附能力，我們總結(jié)了石墨烯基吸附劑的最新發(fā)展。此外，還重點介紹了幾種具有成本效益的材料，這些材料可以很容易地與納米片自組裝，以提高其環(huán)保性能和安全性，將其用于污水處理。我們強(qiáng)調(diào)了克服吸附劑再生和污染物降解挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略;最后指出，考慮到水處理行業(yè)的保守性質(zhì)以及通過飲用水?dāng)z入ECCs的潛在健康風(fēng)險，決策者需要果斷采取行動。面對日益嚴(yán)峻的地表水ECCs問題，以及世界各地愈發(fā)嚴(yán)重的飲用水警告，我們進(jìn)一步證明有必要發(fā)展先進(jìn)的POU水處理裝置。
圖1. (a)石墨烯的晶格結(jié)構(gòu);(b)石墨烯、氧化石墨烯(含氧官能團(tuán):a =環(huán)氧基，b =羥基，C =羧基)和含少量官能團(tuán)的還原氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)模型;(C)常見的石墨烯基結(jié)構(gòu)及其合成過程
圖2. (a)六邊形氮化硼(h-BN)的分子結(jié)構(gòu)，(b): h-BN合成方法和操作要求。
圖3. (a) g-C
3N
4的三嗪結(jié)構(gòu)(b) g-C
3N
4的三-s-三嗪結(jié)構(gòu)(c) g-C
3N
4的前體和合成方法。
圖4. (a)三層磷烯結(jié)構(gòu)，(b)單層磷烯納米片俯視圖(c)磷烯合成的前體和程序。
圖5. (a)合成高比表面積多孔3D GB納米復(fù)合材料的綠色簡便工藝。(b)用于水中染料去除的碳基3DMs。(c)用于水中重金屬去除的3DMs。(d)水凝膠微珠填充的多功能POU水處理裝置模型。不同形式的3D GBMs (e)海綿，(f)纖維，(g)藻酸鹽水凝膠珠，(h)含有氧化石墨烯(GO)的藻酸鹽珠，(i)含有還原氧化石墨烯(rGO)的藻酸鹽珠。
相關(guān)研究成果由多倫多都會大學(xué)化學(xué)工程系Samson Oluwafemi Abioye等人于2024年發(fā)表在Chemosphere (https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141728 )上。原文：Graphene-based nanomaterials for the removal of emerging contaminants of concern from water and their potential adaptation for point-of-use applications
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
