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南开大学Sihui Zhan课题组–用于水处理:基于3D石墨烯的宏观结构

近来,由于在水处理中的巨大应用潜力,基于3D石墨烯的宏观结构(3D GBM)受到越来越多的关注。独特的结构特征(例如大表面积和物理互连的多孔网络),以及出色的特性(例如高电导率、优异的化学/热稳定性、超轻度和高的太阳热转换效率),使3D GBM成为通过吸附、电容去离子和太阳蒸馏来提纯水的有前途的材料。此外,3D GBM可用作固定粉末纳米材料的支架,以构建整体式吸附剂和光/电催化剂,这极大地扩展了其在水处理中的潜在应用。在此,突出了其合成和在水净化应用方面的最新进展。阐述了剩余的挑战和未来的观点,以突出未来的研究方向。
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Figure 1. 3D GBM作为吸附剂,用于从水中去除有机污染物。ai–aiii)一滴十六烷的吸收过程,以及a-iv)GA表面上水滴的光学照片。b)rGO气凝胶对不同有机溶剂的吸收能力,插图:从水中吸收甲苯的过程(用苏丹黑B染色)。c)吸附/解吸循环显示细胞GA对正己烷具有极好的可回收性(苏丹红G染色)。d)不同染料的rGO气凝胶的吸收能力。
南开大学Sihui Zhan课题组--用于水处理:基于3D石墨烯的宏观结构

Figure 2. 3D GBM作为吸附剂,用于从水中去除重金属离子。a)MoS2/石墨烯气凝胶作为吸附剂去除Hg2+的过滤器。b)用于吸附去除U(VI)的氧化石墨烯-壳聚糖水凝胶。

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Figure 3. 3D GBM作为CDI电极。(a)制备的具有平面内纳米孔的rGO水凝胶(NP-3DG)和(b)CDI电极的照片。c)CDI过程的示意图。

南开大学Sihui Zhan课题组--用于水处理:基于3D石墨烯的宏观结构

Figure 4. 使用3D GBM构造的整体式光催化剂。a)3D P25/rGO网络中接口处的充电行为示意图。b)随着时间的推移,P25(黑色曲线)和P25/rGO水凝胶(蓝色曲线)光催化剂对MB的降解。插图:光催化过程中给定时间间隔的MB溶液照片。
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南开大学Sihui Zhan课题组--用于水处理:基于3D石墨烯的宏观结构
Figure 5. 3D GBM作为还原Cr(VI)的电子催化剂。a)聚苯胺/GO水凝胶作为流通电极用于电催化还原Cr(VI)的示意图。b)聚苯胺/rGO电极的水流(A)和水流(B)的速度-幅度轮廓。
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? ? ? 相关研究成果于2019年由南开大学Sihui Zhan课题组,发表在Adv. Mater.(DOI: 10.1002/adma.201806843)上。原文:3D Graphene-Based Macrostructures for Water Treatment。

 

本文来自于南开大学新闻,转载请联系原作者

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