石墨烯复合材料在空气净化中的应用研究进展

发布时间：2021-11-13 11:04

　　石墨烯作为一种新型材料,具有比表面积大、光电性能优异、稳定性好的特点,可以和功能材料复合,如无机半导体、金属-有机骨架材料、纳米纤维、石墨相氮化碳等,通过吸附、催化和过滤等作用来净化空气。本文主要分析了石墨烯基复合材料的特点和优势,总结了其制备方法,重点论述了其在空气净化中的应用研究进展,从带隙宽度和电子结构等热力学的角度,以及增加活性位点、建立异质结、加强气体传质和提高表面电荷传递等动力学的角度,深入探讨了复合材料净化空气的机理,并对未来实用化、低成本、大吸附容量石墨烯基复合材料的发展前景进行了展望。通过总结发现,现在单一组分和二元组分石墨烯复合材料逐渐难以满足高效复杂的净化要求;且大部分粉末状石墨烯复合材料在应用中存在易聚集、易流失的问题。而新型石墨烯气凝胶复合材料和多元石墨烯复合材料具有三维特殊结构,能协同发挥多种材料的特性,在应用中有明显优势。 

【文章来源】：材料导报. 2020,34(S2)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

(a)石墨烯结构示意图;(b)石墨烯转化为其他碳材料的过程[1]

此外,石墨烯还可以和染料、纳米金属等复合用于多个领域。染料作为一种光敏剂,可以与石墨烯复合用于太阳能电池,将还原染料与氧化石墨烯共混超声后水热处理, 可以增加复合材料与电解液的接触,有利于电子快速传递。等离子体金属由于其纳米尺寸,具有特殊的表面效应和量子尺寸效应,具有更强的吸光能力和吸附性能,但是纳米金属尺寸小、不稳定,可以将其负载在石墨烯上。一般方法为:将金属的前驱体与GO或者rGO混合在一起,然后通过化学还原(NaBH4VC等还原剂)、光还原、电还原的方法还原出金属单质。现有的研究主要针对染料、抗生素等的降解。图6 Ag@AgVO3/rGO/PCN的合成示意图[27]

图5 石墨烯/g-C3N4的制备方法[26]总体来说,石墨烯复合材料制备有以下三种思路[28]:首先,以石墨烯的前驱体(一般为氧化石墨烯)为原料,将其石墨化后,再引入其他材料;第二种是直接在石墨烯前躯体上复合其他材料,再将复合物石墨化;第三种是引入复合物和石墨化的过程共同完成。将氧化石墨烯与复合物混合,直接石墨化的方法较为常见,不容易引入其他污染物,有利于石墨烯和复合物之间形成较强的作用力。

【参考文献】：
期刊论文
[1]整体式三氧化钨/氧化石墨烯气凝胶增强可见光光催化氧化NO性能（英文）[J]. 杨荔,刘旸,张瑞阳,李伟,李璞,王星,周莹.  催化学报. 2018(04)



本文编号：3492908