納米海綿嵌入石墨烯 變工業廢水高效過濾器

[星島綜合報道] 維也納大學的工程師們已經開發出一種新的複合材料,可以成為去除水中有機污染物的高效過濾器。該系統使用嵌入石墨烯片上的超孔「納米海綿」。

新過濾器的關鍵是一類叫做「共價有機框架」(COFs)的材料。這些結構是非常多孔的,使它們在很小的空間內有很大的表面積,這意味著它們能有效地抓住大量的分子。被稱為金屬有機框架(MOFs)的相關材料正被研究用於碳捕獲、海水淡化或從稀薄的空氣中提取飲用水,而COFs可能具有類似的功能。

在這項新的研究中,研究人員專注於使用COF來去除水中的有機染料。這些化學品是工業廢水的常見污染物,可能是有毒和致癌的,更不用說難以去除。

該團隊調整了COF,使其有選擇地抓住有機染料分子。這涉及到使孔的形狀和大小合適0.81.6納米之間,並使其表面帶負電,以吸引帶正電的染料分子。

但是還有一個障礙需要克服。當這種材料以粉狀形態使用時,外緣的孔隙首先被分子填滿,而中間的孔隙則是空的,基本上沒有用處。因此,該團隊開發了一種方法,通過在石墨烯薄片上培植COF來分散它。

最終的結果是,在一個單原子的石墨烯層上形成了兩納米厚的COF層,這增加了該材料容納有機染料分子的最大容量。石墨烯本身有相當大的孔隙,允許水快速流過,同時COF也在做它的工作。

研究人員說:「因此,石墨烯網絡的大孔與超薄的COF層及其大量的吸附點相結合,能夠實現特別快速和高效的廢水處理。」

研究小組表示,這項技術應該也是相當便宜的。需要使用的石墨烯不多,而且COF可以被清理出來並重新使用。

圖片:Freddy Kleitz et al

T09

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