石墨烯应用环保是潜力无限还是应用受限?

2019-06-27 若水

  2018年4月24-25日,江苏省纳米技术产业创新中心、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所联合中国粉体网将于在苏州金陵观园国际酒店举办 “2018低维碳纳米材料制备及应用技术交流会”,届时孙立涛教授将作“石墨烯在环保领域的应用与产业化”的有关报告。

004.jpg

  孙立涛教授

  东南大学电子科学与工程学院、微电子学院(国家示范性微电子学院)院长,博导、长江学者特聘教授、国家杰青、国家“万人计划”领军人才。东南大学-江南石墨烯研究院先进碳材料应用联合研发中心主任,东南大学-FEI纳皮米中心主任,MEMS教育部重点实验室副主任。

  主要研究方向

  长期从事石墨烯等新型纳米材料的基础前沿与相关应用研究。主要研究方向为新型纳米材料石墨烯等在能源、环保和微纳器件上的应用。

  石墨烯以更轻薄、更强硬、更高效的优异性能,正迅猛地在信息、能源等领域发展成为足以影响文明进程的“时代标志性材料”,“石墨烯+”的颠覆性新材料正在到来,引起了全球研究者的研发热潮,而在未来几年里中国石墨烯或将集中在节能环保等领域应用。

  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、环氧基以及大量的孔洞缺陷等,因此吸附能力很强,对环境中的重金属离子、有机污染物等都有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,未来在污水处理领域有非常重要的应用。

  在水处理方面,孙立涛教授团队首次报道了石墨烯海绵可作为超高效可循环利用的吸附材料,应用于油和常见的有机溶剂吸附方面,通过优化,吸附能力可以增加到自身重量的800倍以上。同时,石墨烯海绵的孔径和孔壁厚度可以通过优化结构和制备方法来不断调节。为了进一步降低成本,还选择棉花和废纸等为原料制备了具有高吸附性的碳海绵。

  除了以上海绵结构,目前还有两种优化结构已基本实现产业化,一种是石墨烯基金属网,将该网集成在过滤系统中,组装成了可实现水/油/固体悬浮物三相分离的净化设备,已用于部分自来水厂、常州及惠州城市河道、云南滇池等;另一种是石墨烯基柔性过滤网,已基于此制备出PM2.5高效防霾口罩,时效性提高100倍以上,解决了现有基于静电吸附的防霾口罩遇水汽短时间(<1小时)失效的问题,该口罩于2016年11月已实现产业化、走向市场。

  石墨烯除了在水处理方面的应用,在海水淡化、大气治理、节能环保等领域同样具有广阔的市场前景。

  在过去的十年中,石墨烯以及石墨烯类材料如何应用到环保中已经取得了巨大突破。石墨烯独特的结构和优异的性能将环保材料的性能显著提高。由于石墨烯和碳纳米管、富勒烯的化学结构相似,因此在环保领域也将具有很大相似的应用。因此,选择使用哪种碳材料在环保领域中使用,主要决定于他们的价格、加工性以及对环境的影响。

  孙立涛教授带领的团队实现了二维材料的原位亚纳米加工与按需构筑;首次报道了石墨烯多孔三维结构的在油水分离中的超高效吸附特性并实现其环保应用和产业化;制备了石墨烯基超灵敏柔性传感器等。发表SCI论文200余篇(其中Science 2篇, Nature及子刊12篇)。申请专利80余项,做国际会议邀请报告70余次,培养创业人才多名,实现了石墨烯在环保领域应用的产业化。

  有缺陷的石墨烯并不完美,而科研人员却挖掘出它内在的潜质,使实现其华丽转身,在不断改进制备工艺来降低石墨烯生产成本的基础上,石墨烯必将在环保除污、净化环境方面大显身手,在未来的市场竞争中将逐渐占据优势地位。

  (来源:2018年 中国粉体网)


重庆墨希科技有限公司

重庆市九龙坡区凤笙路15号附3号

邮箱:Moxi@moxigroup.com

电话:023-68058666(销售部)

周一至周五:8:00-18:00