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麥吉爾大學--石墨烯基3D宏觀結構的環境性能
      正在開發石墨烯和氧化石墨烯的三維宏觀結構(3DM),用于快速有效地去除水和空氣中的污染物。石墨烯基納米片的大比表面積、多種表面化學和卓越的機械性能使得能夠形成堅固且高性能的3DM,例如海綿、膜、珠子和纖維。然而,關于基于石墨烯3DM的材料性質與其環境性能之間的關系知之甚少。在本綜述中,我們總結了基于石墨烯3DM在去除水和空氣中污染物方面的自組裝和環境應用。我們還開發了3DM的材料特性與其環境性能之間的關鍵聯系,并確定了影響其污染物去除能力的關鍵參數。

Figure 1. 將基于2D石墨烯的納米片自組裝成3DM。




Figure 2. 3DM用于從水中去除污染物:a,研究3DM以去除各種污染物;b,文獻數據分析表明,GO 3DMs對碳氫化合物的去除能力高于金屬和染料;c,將GO海綿的MB吸附容量與其他類型的碳基3DM進行比較;d,與c類似,將GO海綿的重金屬吸附能力與其他類型的碳基3DM進行比較。


Figure 3. 基于石墨烯的3DMs,具有潛在的海水淡化應用。


Figure 4. 3DM用于空氣處理和抗菌應用:a,可以調整3DM的幾個屬性以增強其CO2捕獲性能;b,基于石墨烯的納米片通過物理和化學機制具有抗微生物特性。


Figure 5. 設計3DM的毛孔:a,在分層多孔海綿中,大孔通過較小的孔連接在一起;b,使用CVD技術形成的石墨烯海綿;c,在GO海綿上生長CNT;d,用GO分散劑浸涂聚合物海綿;e,使用單向冷凍技術形成具有對齊多孔結構的海綿。
       相關研究成果于2019年由麥吉爾大學Nathalie Tufenkji課題組,發表在Nature Nanotechnology(https://doi.org/10.1038/s41565-018-0325-6)上。原文:Environmental performance of graphene-based 3D macrostructures。
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