我国科研人员研发出超轻超薄石墨烯—活性炭薄膜吸附效率达到99.99%

最近，有不少研究都基于各种纳米材料，构建了一系列新颖的超薄且渗透通量很高的功能性分离膜。在这些纳米材料中，氧化石墨烯作为一种新型的单原子二维纳米材料，具有极高的分离效率，被称为21世纪最具颠覆性的新材料。但是，纯氧化石墨烯制备的滤膜，层间距很小，会导致水渗透通量不足、耗时长、不耐高压且易碎。为了解决这一问题，江苏师范大学李海涛教授团队将活性炭（AC）嵌入了氧化石墨烯（GO）薄层膜制备出一种复合多孔碳膜微纳材料，在国内外产生极大的凡响。 

众所周知，抗生素已经被越来越多地应用于细菌的抑制和消灭，仅有少部分在生物体内吸收或者转化，并以代谢物的形式排除体外，相当大一部分仍以原型药物的形式排出体外并直接进入环境。大量研究表明，由于抗生素的滥用，许多国家在土壤、地表水、地下水甚至饮用水中经常能检测到不同程度的抗生素残留。李海涛团队在对氧化石墨烯的创新应用研究中，研发出复合多孔碳膜维纳材料，有效的解决了困扰人们已久的水中抗生素的去除问题，这种超轻超薄的石墨烯—活性炭薄膜吸附效率可以达到99.99%。

那这款复合多孔碳膜维纳材料，为什么会有如此强劲的效力呢？它是将活性炭（AC）嵌入了氧化石墨烯（GO）薄层膜制备出的一种复合多孔碳膜微纳材料。由于AC纳米颗粒比表面积大，石墨烯具有丰富的官能团，如羧基、羰基等，这就有效地增大了复合膜本身的吸附能力。因此，与纯GO膜相比，氧化石墨烯嵌入活性碳材料合成多孔微纳结构材料（GO/AC）不仅可以扩大GO的层间距，产生新的纳米通道促进水的通过，还拥有优异的结构特征、丰富的吸附活性位点、特殊的形貌、灵活的结构以及化学稳定性。同时，与碳纳米管（CNT）嵌入的GO薄膜相比，其吸附量、循环使用寿命及生产成本都有所改善。实验结果表明，该复合薄膜具有更高的吸附性能和过滤效果，过滤时间短，循环使用次数多，尤其在去除水中盐酸四环素等抗生素污染方面具有良好的应用潜力。

除了治水，防霾也是氧化石墨烯又一重大应用。通过水热法将活性炭（AC）与二氧化钛修饰在还原型氧化石墨烯表面。因为活性炭作为一种多孔材料，可以吸附污染物，这样就促进了污染物与二氧化钛粒子接触，与二氧化钛发生协同作用。与单独使用二氧化钛相比，光降解率得到了有效的提升。而氧化石墨烯由于其超高的比表面积，卓越的载流子迁移以及光学透明性使其在光催化中可以有效促进光电子和电子空穴对的产生，实验证明催化效率提高了340%。这就为人们提供了一种更为简单、快捷、全面，效果更加优越的防霾方式，有助于更好地保障人体健康。

无论是去除水中抗生素还是过滤空气污染物，都离不开科研人员的不懈努力。值得一提的是，李海涛教授多年来潜心科学研究与技术推广，多次带领团队与国内外同领域专家交流、研讨、考察、检查、培训、对接活动，才在逐步探索中实现了研究上的巨大突破。

李海涛表示，该团队是充分发挥了政、产、学、研、金五大要素互动，初步实现了人才引进、技术成果转移转化、项目孵化、产品研发和技术支持五大功能，切实推进大众创业、万众创新。此外，他还提到，是国家和民族激励自己不断努力，做科研实际是为了服务社会。

（编辑：小智）