石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種新型碳材料，具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能，被冠以“黑金”、“新材料之王”的美譽。科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀。

傳統(tǒng)石墨烯局限性以及氧化石墨烯的優(yōu)點

雖然石墨烯在潔水去污、凈化環(huán)境等方面，蘊含著巨大的潛力。但石墨烯表面呈現(xiàn)穩(wěn)定惰性，難溶解于溶劑中，更難與其他有機或無機材料均勻地復(fù)合。發(fā)展親水性和生物相容性的復(fù)合材料，是新型石墨烯材料的研究方向。

氧化石墨烯（GO）是一種由天然石墨制備、與碳納米管結(jié)構(gòu)相似的碳納米材料，是單原子層厚度的二維結(jié)構(gòu)納米材料，其比表面積理論上可達2900m2/g，是所有碳納米材料中比表面積最大的材料。

相比在水中和極性溶劑中難分散的石墨烯，氧化石墨烯因為表面含有許多含氧基團，具有良好的親水性，可通過功能基團的作用與其他聚合物穩(wěn)固地結(jié)合形成復(fù)合物。因此，氧化石墨烯能很穩(wěn)定地分散在水溶液中，易于制備，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

對重金屬和有機物的吸附處理

氧化石墨烯表面的環(huán)氧基、羧基、羥基等含氧基團還能與金屬離子，尤其是多價的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，同時氧化石墨烯也可以和有機污染物相互作用。

因此氧化石墨烯可用于去除水中的金屬和有機污染物。有關(guān)研究表明，氧化石墨烯對水體中鉛的吸附量是活性炭的10倍，其對汞的去除能力比其他吸附劑高5倍。

通過特殊技術(shù)對氧化石墨烯表面進行功能化后，功能氧化石墨烯對金屬離子的吸附特性還可得到進一步的優(yōu)化和增強，對低濃度的重金屬離子去除能力可達到ppb級。

除了對重金屬外，氧化石墨烯同樣對水體內(nèi)有機物具備強大的去除能力。有研究學(xué)者探討了氧化石墨烯對于亞甲基藍(MB)的吸附；

結(jié)果表明氧化石墨烯對于MB具有較強的吸附能力，吸附容量達到714mg/g，遠高于碳納米管(CNT)和石墨烯，所需的平衡時間也比CNT更短。因此氧化石墨烯是一種優(yōu)秀的水體處理材料。

可復(fù)合協(xié)同光催化材料處理污水

不僅如此，氧化石墨烯還可以與光催化材料復(fù)合，達到協(xié)同處理水體污染物的效果。

TiO2等光催化材料產(chǎn)生的電子-空穴對極易復(fù)合，氧化石墨烯具有較高的電子傳輸性能，可以降低光生載流子的復(fù)合，提高TiO2光催化效率。

有不同學(xué)者采用多種方法制備了TiO2/GO復(fù)合物，嘗試處理亞甲基藍、甲基橙、Cr(Ⅵ)、重金屬污染物。

發(fā)現(xiàn)相比單獨的TiO2，其對污染物的吸附能力和光催化能力均有所提高。這些學(xué)者認為，氧化石墨烯的加入使得Ti—O—C鍵形成，降低了TiO2的能帶間隙，也增強了對有機染料的光降解效果。

另外氧化石墨烯二維薄片層有巨大的比表面積，加之較強的吸附能力和較高的電子傳遞效率，也提升光解效果。

由此可知，氧化石墨烯有望在許多領(lǐng)域取代現(xiàn)有的污水處理材料，成為21世紀最優(yōu)秀的環(huán)境材料之一，在工業(yè)廢水的治理、地表（飲用）水凈化、生活污水處理等方面得到廣泛應(yīng)用。