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石墨烯材料在水处理领域的技术应用现状及趋势

导读: 人们守着这个巨大“水资源宝库”,却无力掘出宝藏。现在,研究人员实现了利用氧化石墨烯薄膜筛选食盐这一吃香的技术,用于海水淡化。从此,石墨烯材料正式进入了水处理领域。

作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”、“新材料之王”。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”,极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。环保科研人员也兴趣盎然,在这种单原子薄膜上“精工细作”,他们相信,石墨烯在洁水去污、净化环境等方面,蕴含着巨大的潜力。

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石墨烯(Graphene)

是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六边形呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。想象一下,每一个碳原子,与周围三个邻居以共价键连接,一层碳原子就这样构成了一个由无数个六边形组成的二维网状结构。此时,小编建议您回想一下足球球门六边形球网的样子。

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海姆与诺沃肖洛夫赠送给瑞典诺贝尔博物馆的石墨、石墨烯电晶体与“签名款”胶带

石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验室从石墨中分离出石墨烯,从而证实它可以单独存在,两人也因此共同分享了2010年诺贝尔物理学奖。

说到这一分离过程,小编不得不惊叹:某些伟大的创造和发现,是极富灵动的头脑 + 奇妙想象和实践的过程。海姆和团队成员偶然地发现,将石墨片放置在塑料胶带中,折叠胶带粘住石墨薄片的两侧,撕开胶带,薄片也随之一分为二。不断重复这一过程,就可以得到越来越薄的石墨薄片,其中由一层碳原子构成就是石墨烯,因此被媒体称为“胶带撕出的诺贝尔奖”。

“能屈能伸”的石墨烯

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石墨烯由单层原子构成的。碳原子之间相互连接成六角网格。这种结构,就使得石墨烯弯曲灵活,变幻无穷。铅笔里用的石墨就相当于一层一层的石墨烯叠在一起,而富勒烯(足球烯、C60)可以看成是石墨烯按一定方式被团成了一个球,碳纳米管则是石墨烯卷成了筒状。这就好比被擀好的面皮儿,可以做成千层饼、麻团儿和卷饼。

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责任编辑:Elaine
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