处理含重金属废水的改性石墨烯材料

采用无机材料功能化石墨烯，可赋予石墨烯新的性能，其中，最为重要的材料是磁性铁系物质改性石墨烯，将其应用于重金属污染水体治理中，既可高效快速去除重金属离子，又可用磁分离法将其回收利用.大量的研究表明，采用Fe3O4功能化石墨烯可有效去除Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、U(Ⅵ)等重金属离子。采用一步微波法，制备了石墨烯-碳纳米管-氧化铁三维纳米复合物(3DG-CNT-Fe)，该三维材料对砷的吸附容量是二维石墨烯-氧化铁复合物(2DG-Fe)的2倍。合成了GO-铁氧化物和RGO-铁氧化物，在pH值为6.5±0.1和反应温度为303K条件下，这两种材料对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量分别为588.24和454.55mg·g-1。往GO和FeSO4·7H2O混合液中逐步加入H2O2和氢氧化铵溶液反应，制得GO/氢氧化铁复合物(GO-Fe)，该改性石墨烯对As(V)的吸附容量为23.78mg·g-1.Zhu等(2011；2012a)采用核-壳结构的Fe-Fe2O3纳米粒子改性石墨烯，得到磁性石墨烯片状纳米颗粒(MGNCs)，对Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)的吸附容量分别为1.03和11.34mg·g-1.Jabeen等(2011；2013)在氩气保护条件下，利用硼氢化钠还原氧化石墨烯和氯化铁，制得纳米零价铁颗粒改性石墨烯复合物(G-nZVI)，改性后的石墨烯表现出磁性，对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的去除性能也得到了大幅提高。除了这些铁系材料，其它纳米材料，如MnO2、SiO2等也被用来改性石墨烯，通过改性可同时阻止纳米材料和石墨烯的团聚，保持复合材料中各组分的反应活性，从而促进石墨烯对重金属离子的去除能力.将Ag和MnO2负载到还原氧化石墨烯上，得到RGO-Ag和RGO-MnO2材料，改性后的材料对Hg(Ⅱ)的吸附容量比GO和RGO都要高.通过Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O和GO之间的水热反应，得到石墨烯/MgAl层状双氢氧化物(G-MgAl-LDH)纳米复合物，对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量为172.55mg·g-1.

处理有机污染物及有毒气体的纳米石墨烯吸附材料

大分子的有机污染物易与石墨烯表面的基团发生相互作用，形成稳定的复合物，从而达到去除有机污染物的效果。石墨烯吸附MB的过程符合准二级动力学模型、Langmuir等温线模型，最大吸附量为153.85mg/g。氧化石墨烯对阳离子染料MB、MV及罗丹明B(RhB)和阴离子染料栀子黄色素从污水中去除的效果出色。研究发现由于氧化石墨烯表面有大量负电荷，对阳离子染料有很好的吸附作用，而石墨烯对阴离子染料表现出良好的吸附性能。

处理核放射治理方面的改性石墨烯材料

使用含功能基团，如氨基(·NH2)、羟基(·OH)、羧基(·COOH)的化合物来改性石墨烯，这些活性基团对重金属离子具有很强的配位络合作用，可以减少石墨烯团聚现象的发生，增加其吸附容量及吸附选择性。采用磁性材料改性石墨烯既可高效快速地去除重金属，又可通过外部磁场作用将其从溶液中分离回收。