石墨烯在环保领域的应用

摘要:石墨烯是近年来发展十分火热的纳米材料,因其特有的化学、物理特性被广泛应用在各个领域。本文主要介绍石墨烯在环保领域的应用,指出其广泛应用前提是能够大规模制备石墨烯,杭州驰飞超声波设备有限公司(以下简称“驰飞超声波”)推出超声波纳米制备装置作为石墨烯新型制备设备,并显示出其相比传统方法的优势。

关键词:驰飞超声波;超声波纳米制备装置;石墨烯;环保


随着人类文明的发展,越来越多的有毒有害物质被人为排放到环境中。目前,有机污染物、重金属污染物成为影响我国环境安全的重要因素。这些污染物往往以痕量或超痕量水平存在于环境介质中,且具有环境持久性和较强的生物毒性,引起的生态和健康风险尚未完全清楚。到目前为止,针对有机污染物和重金属污染物的有效治理方法开发仍然是一件极具挑战性的工作,在常规有机污染物和重金属污染物尚未得到完全有效控制的同时,新的有机污染物不断被发现,传统的方法已不能满足新污染物的治理需求。

      石墨烯,尤其是氧化石墨烯,不仅比表面积巨大,而且表面含大量的活性官能团如羧基、羟基、羰基、环氧基等,因此吸附能力很强,对环境中的重金属离子、有机污染物等都具有良好的去除能力。同时,石墨烯作为吸附剂使用时,对其质量要求不是很高,降低了实际应用的难度,未来在环保领域有非常重要的应用。

      就目前情况而言,要想治理如此严峻的环境污染问题,必须实现石墨烯的规模化生产, 而现有制备技术无法满足这一需求。近年来,超声化学技术已被驰飞超声波用于石墨烯材料的制备,并初步显示了其优越性,为石墨烯科学技术注入了新的活力。驰飞超声波研制的超声波纳米制备装置是利用超声波在液体中产生的空化和机械效应剥离石墨烯。超声波的波长范围大约在10-3cm-10cm之间,比分子尺度大得多,因此超声波纳米制备装置并不是直接与石墨作用,而是主要通过液体的空化作用来完成。所谓空化是指液体在高强度超声的作用下形成气泡,并迅速地生长和爆炸性地溃灭的一系列物化过程的总称。在空化过程中,气泡的溃灭产生瞬间的高压和高强度局部加热,其能量密度比声场的能量密度大1011个数量级,从而能加速剥离石墨,促进石墨烯的生成。

      驰飞超声波研发的超声波纳米制备装置与传统方法相比,超声波纳米制备装置具有有效地控制石墨烯材料尺寸和形状、加速传质速率、加速反应速率、反应条件温和、产率高、操作方便和经济高效等优点,而且产品具有较高的纯度、窄的粒径分布和均一的形态,已经成为石墨烯材料的一种有效手段,并适于推广到大规模的工业生产中去,因而在石墨烯材料合成领域显示出了良好的发展态势和广阔的应用前景。

 


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