多個細分領域現治污“利器” 石墨烯有望成環保新寵

　　【中國環保在線 技術前沿】目前，環保各細分領域紛紛出現“利器”，究其深處便可發現，他們都屬于同一家族——石墨烯家族。石墨烯以獨特的力學和電學特性被稱為“神奇材料”。

　　　　目前，環保各細分領域紛紛出現“利器”，究其深處便可發現，他們都屬于同一家族——石墨烯家族。石墨烯（Graphene）是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。其既是薄的材料，也是強韌的材料，斷裂強度比好的鋼材還要高200倍。石墨烯以獨特的力學和電學特性被稱為“神奇材料”。
　　
　　治水“利器”
　　
　　城市黑臭水體不僅給群眾帶來了極差的感官體驗，也是直接影響群眾生產生活的突出水環境問題，因此各地紛紛想方設法治理黑臭水體，浙江省無錫市近日就現一治理黑臭水體“利器”。據悉，這一“利器”是由多家公司共同研發的首款專業治理水質的石墨烯光催化技術。
　　
　　石墨烯光催化技術是用一張沉在水下的網，只要有可見光就可以分解水中的有毒物質，分解水制氧，讓水體重新恢復自凈化能力，黑臭水變為清水。這是目前上可用于大規模水質處理的光催化技術及產品，其核心“可見光響應的異質間量子轉移技術”目前已經通過江蘇省新技術鑒定。此技術中的石墨烯產品以獨特的力學和電學特性被稱為“神奇材料”，因此近年來廣泛用于環保行業。
　　
　　治霾“利器”
　　
　　石墨烯具有超高的比表面積和優異的化學穩定性，在空氣凈化上具有極大潛力。傳統的濾材很難通過現有工藝制備出超小的孔徑。東南大學—FEI納皮米示范中心主任孫立濤在采訪中說，他的研究團隊將氧化石墨烯與傳統濾材結合，成功制備出了能除霾的氧化石墨烯基濾材。由于該濾材對PM2.5的去除純屬物理阻隔，因此不受水汽影響，具有長期的穩定性。
　　
　　另外，有缺陷的石墨烯骨架很薄且存在大量孔洞，因此，由其組裝而成的多孔濾膜，內部孔道交錯縱橫，這樣可以保證濾材在孔徑大于2.5微米時，依然能有效地截留PM2.5，同時保證了濾材較低的呼吸阻力，解決了多數防霧霾口罩呼吸不暢的問題。
　　
　　海水淡化“利器”
　　
　　石墨烯與水的相互作用讓人困惑：表面排斥水，但浸入到水中的石墨烯薄膜毛細通道，卻允許水快速滲透。石墨烯與水之間的這種“若即若離”的關系令科學家著迷，這一特點讓石墨烯成為海水淡化利器。
　　
　　英國曼徹斯特大學與中國科學技術大學的研究團隊合作，用理論分析和分子模擬的方法探尋其中機理，發現水環境中的氧化石墨烯薄膜與水親密接觸后，可形成約0.9納米寬的通道，小于這一尺寸的離子或分子可以快速通過，而“大個頭”則被完全阻隔在外。該篩選效應不僅對離子尺寸要求非常，而且比傳統的濃度擴散快上千倍。這一發現合理解釋了實驗結果，也被稱為“離子海綿效應”。
　　
　　用計算機模擬石墨烯納米通道快速過濾離子的過程發現，石墨烯與離子之間的相互作用，使離子在納米通道中聚集，從而促進了離子的快速擴散。如果通過機械手段進一步壓縮石墨烯薄膜中的毛細通道尺寸，控制孔徑大小，將能過濾海水中的鹽分。這意味著，制造一個幾分鐘內將一杯海水淡化成飲用水的過濾裝置有望成為現實。
　　
　　處理尾氣“利器”
　　
　　隨著我國機動車數量的增加，汽車尾氣污染成為了造成霧霾天氣的一個重要因素。因此汽車尾氣的處理成重要問題，國家和不少科研機構也開始加大在防治汽車尾氣污染上的投入，想方設法直接從根源上降低尾氣污染物的排放量。
　　
　　某公司自主研發出一種新型的石墨烯潤滑油添加劑產品——施摩奇SMK3000系列石墨烯潤滑油添加劑，歷經三年數千輛汽車的實際考驗，以其節能環保的優勢迅速占據了市場的一席之地，成為世界開發出的石墨烯潤滑油抗磨劑產品。
　　
　　從技術原理上來看，珠海聚碳施摩奇石墨烯潤滑油添加劑采用了獨特的滲碳技術，將納米“石墨烯膜”鍍在氣缸和活塞環間，利用少層摩擦(范德華力)特性以及納米級的石墨烯片層迅速填補氣缸壁中由于摩擦而造成的劃痕、裂縫等，將以往金屬與金屬之間的摩擦，改變為石墨烯層與層之間的摩擦，大幅降低了發動機的磨損。
　　
　　另外，在汽車尾氣的污染物排放中，聚碳復材施摩奇潤滑油添加劑產生的石墨烯保護膜還能夠大幅度提高燃燒室的氣密性，使烴類燃燒更加充分，大大降低了HC(碳氫化物)和CO(一氧化碳)等污染物的排放量，實現節能降排、保護環境的終目的。
　　
　　（參考資料：科技日報、界面新聞、中國網、大公網）