石墨烯应用大家谈|走近石墨烯吸油材料

《石墨烯学堂》第五讲

   石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的材料。作为目前发现的最薄、“比强度”最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，由于自身的巨大比表面积以及片层结构，使得该材料在环境保护领域有着广阔的应用前景。

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   石墨烯材料具有独特的物理化学性质,近年来引起国际上的广泛关注。石墨烯与有机污染物之间可以产生非常强的范德华力作用,从而对有机污染物有很强的吸附能力。和传统的粉体吸附材料（活性炭、炭黑以及硅土）相比，石墨烯纳米材料的比表面积达到或者超过这些传统材料，尤其是活性比表面更是远大于它们。因此，使得对各类油污和有机试剂的吸附能力大幅度提升。这两年里出现的三维石墨烯概念更是把相关题材热度推向了新的高度，向人们展示了一类超轻多孔的新型吸附材料。

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   近年来,石油泄漏事故屡见不鲜,对水环境造成了严重的危害,预防和应对事故性漏油变得越发紧迫（最近美国好像发生了一起很大的汽油泄露事故，据报道其影响力不下于一次飓风，大家可以关注下后续进展）。水环境是海水环境和淡水环境的总称。当油泄漏进入水环境时,它将危害生活在水中、水体周围和水底底泥中的各种生物,会破坏食物链的环节,包括人类食物资源。因此，开发一种低成本、高效以及能循环使用的吸附材料就显得至关重要。石墨烯的到来为我们提供了新的选择，并很快吸引了科学家的目光。

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   但在很多新闻中报道，却出现了这样的说法“石墨烯纳米材料的吸附能力是传统吸附材料的1000倍以上。”对此，我们只能呵呵了。

首先，对比传统的吸附材料具体指的是哪个材料，活性炭、炭黑，硅土，纤维以及海绵/泡沫，这些传统材料本身之间的吸附量就有很大的差别。

第二，吸附能力到底是以啥标准来进行衡量的，到底是油污的体积还是油污被吸附的质量？在相同的标准下进行比较才有意义。

第三，被吸附的到底是不是同种油污和有机试剂？即使以相同的测量方法相比较，由于不同种类的油污和有机试剂的粘度、密度以及表面张力不一样，所呈现出来的吸附倍数也是不相同的。

第四，测试是否处于同一条件下，测量温度以及吸附时间对吸附量也会产生很大的影响。温度越高，吸附时间越快，粘度越小，吸附时间越短，达到的最大饱和度也就越快。

可见，简单的夸赞石墨烯吸油性能，是需要有相应的前提条件的。除此之外，吸附量只是一项数据，回收性能，重复利用效果，性价比也很重要。

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   那么，我们如何衡量石墨烯材料的吸油量，才最能反映出它作为“环境卫士”的潜力？一般海上漏油事故主角一般都是原油，因此，当我们判断的时候，可以选择以原油为衡量基准。在实验室里尽量模拟原油+海水的真实环境，然后考虑三维石墨烯或者是其他石墨烯改性材料的吸附能力。当然吸附后，回收问题也非常重要，在开放的水体表面环境下，越是方便收集才越有价值，而收集之后如何快速再生又是另一个现实问题。这些方面的工作还需要更多的跟工程作业相结合，否则的话，石墨烯吸油材料也只能停留在概念层面上。

   不管怎么说，方向有了，后续的路总会一步一步走出来的，我们期待真实的石墨烯“环境卫士”的到来……

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