吸附性能研究：从实验到应用

图4.4　超轻石墨烯的吸附性能(www.xing528.com)

（a）GF吸附由苏丹Ⅲ染色的汽油过程演变图；（b）GF的吸附效率：乙醇（Ethanol）、丙酮（Ace⁃tone）、四氯化碳（Phenoxin）、环己烷（Cyclohexane）、氯苯（Chlorobenzene）、橄榄油（Olive oil）、四氢呋喃（THF）、甲醇（Methanol）、甲苯（Toluene）、二甲基亚砜（DMSO）、氯仿（Chloroform）、硝基苯（Nitrobenzene）、汽油（Gasoline）；（c）不同碳材料的吸附能力：石墨烯泡沫（Graphene foam）、石墨烯海绵（Graphene spongy）、石墨烯气凝胶（Graphene aerogels）、碳纳米管纤维气凝胶（CNF aerogels）、碳纳米管海绵（CNT sponge）、剥离的石墨（Exfoliated graphite）、超轻石墨烯（GF）

GF高的孔隙率和良好的力学性质，使得其对石油和有机污染液体具有较高的吸附能力。图4.4（a）展示了GF对汽油的吸附过程，为了便于观察，该汽油预先由苏丹Ⅲ进行了染色。质量为1.2 mg的GF不需要任何的预处理就可以在6 s内吸附掉300 mg的汽油，平均吸附速率为每克GF能在1 s内吸附41.7 g的汽油。其吸附效率可以用质量增益进行表示，即所吸附掉的物质的质量与GF自身质量的比值，单位为%。如图4.4（b）所示，GF对汽油的吸附能力可高达2.77×102 g·g-1。通过在空气中简单的燃烧GF样品，就可以除掉吸附的燃料和污染物，并且余下的GF也可以再次循环利用。从图4.4（b）中还可以看出，GF对大多数有机污染液体，包括日常生活中的污染液体以及有机溶剂，都表现出了较强的吸附能力。值得注意的是，所制备的GF能够吸附相当于其自身质量200～600倍的有机液体。这个数值要远远高于其他的碳吸附材料，例如，石墨烯泡沫（10～37）［15］，海绵（20～86）［5］，气凝胶（13～27）［8］，碳纤维气凝胶（40～115）［17］，以及碳纳米管泡沫（80～180）［16］。以上结果表明，该GF可以作为新一代吸附材料应用到高效可循环利用的吸附领域。