淺談氧化石墨烯復(fù)合材料在有機(jī)污染物處理中的研究應(yīng)用

龍倩 文艷清 張友玉 李海濤

摘 要：近年，我國(guó)對(duì)于氧化石墨烯復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用的研究日趨增多，在此基礎(chǔ)上本文綜述了近年來(lái)氧化石墨烯復(fù)合材料的研究進(jìn)展，側(cè)重介紹材料常用制備類型及其在有機(jī)污染物處理中的情況，并根據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀分析目前研究中存在問(wèn)題及其今后的研究方向。

關(guān)鍵詞：氧化石墨烯復(fù)合材料；有機(jī)污染物；研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題也變的日益嚴(yán)重，尤其是環(huán)境中的鹵代芳香烴類、芳香族胺類、染料類等的污染引起了人們的廣泛關(guān)注。[1]研究表明，這些污染物具有強(qiáng)致突變、致癌性，嚴(yán)重影響著人類健康。且在環(huán)境中不易被降解消除而持久性存在。

氧化石墨烯表面富含多種活性含氧基團(tuán)，可以在吸附過(guò)程中提供更多有效的活性位點(diǎn)，因此是一種具有很大潛力的吸附劑。氧化石墨烯因?yàn)槠浔砻婧恤然⒘u基、羰基以及環(huán)氧基等基團(tuán)，通過(guò)一定的方法將一些化學(xué)物質(zhì)通過(guò)基團(tuán)嫁接在氧化石墨烯的表面，形成新的功能化氧化石墨烯復(fù)合材料，滿足一些特定的需求，應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)與分析研究。[2]

本文將對(duì)氧化石墨烯復(fù)合材料的研究進(jìn)行綜述，著重對(duì)其制備類型、在有機(jī)污染物處理中的應(yīng)用等方面進(jìn)行介紹，并根據(jù)現(xiàn)狀分析目前研究中尚存在的問(wèn)題，及對(duì)今后的研究工作提出一些建議。

一、氧化石墨烯復(fù)合材料常見(jiàn)制備類型

（一）聚合物類氧化石墨烯載體的復(fù)合材料

制備類型有氧化石墨烯/聚L-乳酸（PLLA）類復(fù)合材料、氧化石墨烯/聚ε-己內(nèi)酯（PCL）類復(fù)合材料、氧化石墨烯/玻璃纖維類復(fù)合材料、氧化石墨烯/水泥復(fù)合材料等。目前，許多學(xué)術(shù)研究者對(duì)氧化石墨烯-聚合物類復(fù)合材料的材料特性及實(shí)際運(yùn)用性能進(jìn)行了研究。

（二）無(wú)機(jī)物類氧化石墨烯載體的復(fù)合材料

到目前為止，此類材料主要集中在金屬單質(zhì)類氧化石墨烯復(fù)合材料如納米銀-氧化石墨烯復(fù)合材料、納米金-氧化石墨烯復(fù)合材料，金屬氧化物類氧化石墨烯復(fù)合材料如MnO2-氧化石墨烯、ZnO-氧化石墨烯、TiO2-氧化石墨烯復(fù)合材料，陶瓷類氧化石墨烯復(fù)合材料如SiO2-氧化石墨烯復(fù)合材料的研究上。

（三）吸附、光降解類氧化石墨烯載體的復(fù)合材料

氧化石墨烯材料表面富含多種活性基團(tuán)，如羧基、羥基、羰基以及環(huán)氧基等基團(tuán)，該特性使其擁有超大比表面積。氧化石墨烯復(fù)合材料優(yōu)異的比表面積使其具有良好的吸附性能。常見(jiàn)制備類型有Fe3O4磁性-氧化石墨烯復(fù)合材料、殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料、薄膜類-氧化石墨烯復(fù)合材料、TiO2-氧化石墨烯等。

二、氧化石墨烯復(fù)合材料在有機(jī)污染物吸附與檢測(cè)中的運(yùn)用

常見(jiàn)有機(jī)污染物來(lái)源于化工、制衣、造紙、涂料等工業(yè)領(lǐng)域，許多有機(jī)污染物對(duì)動(dòng)植物有害且不易被降解，甚至?xí)鸢┌Y或基因突變。污染處理技術(shù)中的吸附技術(shù)以其工藝簡(jiǎn)單、成本低廉和處理高效等而備受青睞。

吳珂琦等[3]等利用改進(jìn)Hummers法制備氧化石墨烯材料（GO），以GO為載體，通過(guò)溶膠混合法成功制備TiO2/GO復(fù)合催化劑，探究TiO2/GO復(fù)合催化劑的濃度對(duì)羅丹明B（RB）模擬廢水吸附性能以及光催化性能兩種性能的影響。研究表明，在紫外吸光度554 nm處羅丹明B溶液的脫色率和總有機(jī)碳（TOC）去除率分別達(dá)到99%以上和 66.72%。

張秀蓉等[4]采用改進(jìn)Hummers法合成氧化石墨烯材料（GO），采用GO為載體的情況下運(yùn)用化學(xué)共沉淀法，成功合成磁性氧化石墨烯復(fù)合材料（MGO）。作者采用MGO復(fù)合材料用作吸附劑，探究該材料對(duì)水中陰離子染料，以剛果紅為例的吸附作用。研究發(fā)現(xiàn)，MGO復(fù)合材料對(duì)水中剛果紅具有很強(qiáng)的吸附作用，吸附容量可達(dá)287.6 mg/g。

綜上所述，由于氧化石墨烯具有電子遷移率高、比表面積大、表面含氧官能團(tuán)豐富等優(yōu)異特質(zhì)，使復(fù)合材料在有機(jī)染料的吸附光催化降解領(lǐng)域表現(xiàn)出非常優(yōu)異的性能。

三、結(jié)論

氧化石墨烯類材料廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，表面改性形成具有潛在應(yīng)用前景的復(fù)合材料，成為當(dāng)前研究重點(diǎn)。在有機(jī)染料的吸附光催化降解及有機(jī)污染物檢測(cè)和分析方面顯示出巨大的潛力。但是還是存在一些問(wèn)題：（1）在應(yīng)用過(guò)程中，制備的復(fù)合材料本身是否對(duì)環(huán)境造成污染，需要進(jìn)一步研究明確；（2）相關(guān)研究還停留在實(shí)驗(yàn)室以處理模擬廢水中有機(jī)污染物為主，與處理實(shí)際有機(jī)污染物過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)差異，環(huán)境中其他有機(jī)污染物如芳香烴類、多環(huán)芳香烴、鹵代芳香烴類等的研究還比較少，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)實(shí)際環(huán)境中有機(jī)污染物的研究，加強(qiáng)其產(chǎn)業(yè)化研究，為實(shí)現(xiàn)實(shí)際環(huán)境樣品檢測(cè)進(jìn)一步明確相關(guān)參數(shù)；（3）還需要研究制備成本低、吸附效率高、無(wú)污染的氧化石墨烯復(fù)合材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]包貞，潘志彥，楊 曄，俞尚清.環(huán)境中多環(huán)芳烴的分布及降解[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31（5）：528-533.

[2]陳麗東，劉錦欣，黃曄，等.ZnO-石墨烯復(fù)合材料光催化降解污染物研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2015，35（9）：17-10.

[3]吳珂琦，王旭東，張亞.納米二氧化鈦/氧化石墨烯的制備及對(duì)水中污染物的去除性能研究[J].化學(xué)世界，2018，59（2）：120-128.

[4]張秀蓉，龔繼來(lái)，曾光明，鄧久華.磁性氧化石墨烯制備及去除水中剛果紅的研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2013，33（8）：1379-1385.

資助項(xiàng)目：湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院2017年度立項(xiàng)課題應(yīng)用技術(shù)一般資助（No.AY17B007）；湖南師范大學(xué)化學(xué)生物學(xué)及中藥分析教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金（No.KLCBTCMR18-09）

作者簡(jiǎn)介：龍倩（1990-），女，碩士，主要研究方向：化學(xué)及生物傳感，環(huán)境檢測(cè)及職業(yè)衛(wèi)生。