四川农业大学《CES》：简易制备珊瑚状石墨烯气凝胶，用于废水处理

成果简介

珊瑚是一种古老的海洋生物，嘴边长着许多小触手，“肚”（内腔）被分成几个小房间（消化腔），海水流过这些小房间，将食物带入消化腔吸收. 珊瑚对水中食物的吸收和消化启发了我们的材料设计方法。本文，四川农业大学Yanzong Zhang《Chemical Engineering Science》期刊发表名为“Synthesis of a superhydrophilic coral-like reduced graphene oxide aerogel and its application to pollutant capture in wastewater treatment”的论文，研究设计了一种 3D 仿生 ZIF-8@rGO气凝胶，在重复循环中具有高吸附性和稳定性。

ZIF-8 纳米颗粒具有孔结构和较大的比表面积，可作为许多触手并在 rGO 气凝胶上生长。在这里，rGO 气凝胶不仅可以作为基质，还可以作为可以容纳大量污染物的珊瑚状腹部。将 ZIF-8@rGO气凝胶浸入被 TC 污染的水中后，锚定的 ZIF-8 纳米颗粒会迅速寻找 TC 分子。此外，这种锚定结构延长了TC分子在“珊瑚腹”内的停留时间，同时增加了TC分子扩散的表面积。更令人印象深刻的是，我们的方法可以广泛用于过滤和保留染料，这对于其他潜在应用很有前景。

图文导读

方案 1。ZIF-8@rGO复合气凝胶的制备工艺。

图1。(a, e) 3D rGO气凝胶、(b, f) 样品前气凝胶和 (c, g) 3D ZIF-8@rGO 气凝胶的 SEM 图像。(d) 3D rGO 气凝胶和 (h) 3D ZIF-8@rGO 气凝胶的 TEM 图像。(im) 分别显示了 3D ZIF-8@rGO 气凝胶的 C、N、O 和 Zn 的 EDS 元素图像。

图2。(a) rGO、ZIF-8 和 ZIF-8@rGO 气凝胶的 XPS 光谱。(b) rGO、ZIF-8 和 ZIF-8@rGO 气凝胶的 C 1 s 光谱。(c) rGO 和 ZIF-8@rGO 气凝胶的 N 1 s 光谱和 (d) O 1 s 光谱。(e) ZIF-8 和 ZIF-8@rGO 气凝胶的 Zn 2p 光谱。

图3。3D rGO 和 ZIF-8@rGO 气凝胶样品的润湿性测试。

图4。(a) ZIF-8@rGO-2 气凝胶吸附 TC 前后的 FTIR 光谱比较。(b) ZIF-8@rGO-2 气凝胶和 ZIF-8@rGO-TC 的 O1s XPS 光谱。

方案2。TC的吸附机理。

小结

综上所述，所制备的 ZIF-8@rGO 气凝胶可用作染料吸附的过滤材料，具有快速去污能力，去除效率高达 96% 或更高。该技术具有可扩展性和模块化特性，可用于通过调整 MOF 的功能组及其组成方法来净化不同类型的废水。因此，这种高性价比、高性能的3D气凝胶材料具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。

文献：https://doi.org/10.1016/j.ces.2022.117860