多个细分领域现治污“利器”石墨烯有望成环保新宠
- 2016/11/12 15:37:05
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- 来源：中国环保在线
- 编辑：一楠
- 关键词:环保石墨烯黑臭水体
多个细分领域现治污“利器” 石墨烯有望成环保新宠
目前，环保各细分领域纷纷出现“利器”，究其深处便可发现，他们都属于同一家族——石墨烯家族。石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。其既是薄的材料，也是强韧的材料，断裂强度比好的钢材还要高200倍。石墨烯以独特的力学和电学特性被称为“神奇材料”。治水“利器”
城市黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响群众生产生活的突出水环境问题，因此各地纷纷想方设法治理黑臭水体，浙江省无锡市近日就现一治理黑臭水体“利器”。据悉，这一“利器”是由多家公司共同研发的首款专业治理水质的石墨烯光催化技术。
石墨烯光催化技术是用一张沉在水下的网，只要有可见光就可以分解水中的有毒物质，分解水制氧，让水体重新恢复自净化能力，黑臭水变为清水。这是目前上可用于大规模水质处理的光催化技术及产品，其核心“可见光响应的异质间量子转移技术”目前已经通过江苏省新技术鉴定。此技术中的石墨烯产品以独特的力学和电学特性被称为“神奇材料”，因此近年来广泛用于环保行业。
治霾“利器”
石墨烯具有超高的比表面积和优异的化学稳定性，在空气净化上具有极大潜力。传统的滤材很难通过现有工艺制备出超小的孔径。东南大学—FEI纳皮米示范中心主任孙立涛在采访中说，他的研究团队将氧化石墨烯与传统滤材结合，成功制备出了能除霾的氧化石墨烯基滤材。由于该滤材对PM2.5的去除纯属物理阻隔，因此不受水汽影响，具有长期的稳定性。
另外，有缺陷的石墨烯骨架很薄且存在大量孔洞，因此，由其组装而成的多孔滤膜，内部孔道交错纵横，这样可以保证滤材在孔径大于2.5微米时，依然能有效地截留PM2.5，同时保证了滤材较低的呼吸阻力，解决了多数防雾霾口罩呼吸不畅的问题。
海水淡化“利器”
石墨烯与水的相互作用让人困惑：表面排斥水，但浸入到水中的石墨烯薄膜毛细通道，却允许水快速渗透。石墨烯与水之间的这种“若即若离”的关系令科学家着迷，这一特点让石墨烯成为海水淡化利器。
英国曼彻斯特大学与中国科学技术大学的研究团队合作，用理论分析和分子模拟的方法探寻其中机理，发现水环境中的氧化石墨烯薄膜与水亲密接触后，可形成约0.9纳米宽的通道，小于这一尺寸的离子或分子可以快速通过，而“大个头”则被完全阻隔在外。该筛选效应不仅对离子尺寸要求非常，而且比传统的浓度扩散快上千倍。这一发现合理解释了实验结果，也被称为“离子海绵效应”。
用计算机模拟石墨烯纳米通道快速过滤离子的过程发现，石墨烯与离子之间的相互作用，使离子在纳米通道中聚集，从而促进了离子的快速扩散。如果通过机械手段进一步压缩石墨烯薄膜中的毛细通道尺寸，控制孔径大小，将能过滤海水中的盐分。这意味着，制造一个几分钟内将一杯海水淡化成饮用水的过滤装置有望成为现实。
处理尾气“利器”
随着我国机动车数量的增加，汽车尾气污染成为了造成雾霾天气的一个重要因素。因此汽车尾气的处理成重要问题，国家和不少科研机构也开始加大在防治汽车尾气污染上的投入，想方设法直接从根源上降低尾气污染物的排放量。
某公司自主研发出一种新型的石墨烯润滑油添加剂产品——施摩奇SMK3000系列石墨烯润滑油添加剂，历经三年数千辆汽车的实际考验，以其节能环保的优势迅速占据了市场的一席之地，成为世界开发出的石墨烯润滑油抗磨剂产品。
从技术原理上来看，珠海聚碳施摩奇石墨烯润滑油添加剂采用了独特的渗碳技术，将纳米“石墨烯膜”镀在气缸和活塞环间，利用少层摩擦(范德华力)特性以及纳米级的石墨烯片层迅速填补气缸壁中由于摩擦而造成的划痕、裂缝等，将以往金属与金属之间的摩擦，改变为石墨烯层与层之间的摩擦，大幅降低了发动机的磨损。
另外，在汽车尾气的污染物排放中，聚碳复材施摩奇润滑油添加剂产生的石墨烯保护膜还能够大幅度提高燃烧室的气密性，使烃类燃烧更加充分，大大降低了HC(碳氢化物)和CO(一氧化碳)等污染物的排放量，实现节能降排、保护环境的终目的。
（参考资料：科技日报、界面新闻、中国网、大公网）
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