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。
 
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。

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。

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。

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。
 

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。
 
      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。

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