浅谈氧化石墨烯复合材料在有机污染物处理中的研究应用

龙倩 文艳清 张友玉 李海涛

摘 要：近年，我国对于氧化石墨烯复合材料的制备及其应用的研究日趋增多，在此基础上本文综述了近年来氧化石墨烯复合材料的研究进展，侧重介绍材料常用制备类型及其在有机污染物处理中的情况，并根据发展现状分析目前研究中存在问题及其今后的研究方向。

关键词：氧化石墨烯复合材料；有机污染物；研究现状

近年来，随着经济和工业的快速发展，环境问题也变的日益严重，尤其是环境中的卤代芳香烃类、芳香族胺类、染料类等的污染引起了人们的广泛关注。[1]研究表明，这些污染物具有强致突变、致癌性，严重影响着人类健康。且在环境中不易被降解消除而持久性存在。

氧化石墨烯表面富含多种活性含氧基团，可以在吸附过程中提供更多有效的活性位点，因此是一种具有很大潜力的吸附剂。氧化石墨烯因为其表面含有羧基、羟基、羰基以及环氧基等基团，通过一定的方法将一些化学物质通过基团嫁接在氧化石墨烯的表面，形成新的功能化氧化石墨烯复合材料，满足一些特定的需求，应用于环境检测与分析研究。[2]

本文将对氧化石墨烯复合材料的研究进行综述，着重对其制备类型、在有机污染物处理中的应用等方面进行介绍，并根据现状分析目前研究中尚存在的问题，及对今后的研究工作提出一些建议。

一、氧化石墨烯复合材料常见制备类型

（一）聚合物类氧化石墨烯载体的复合材料

制备类型有氧化石墨烯/聚L-乳酸（PLLA）类复合材料、氧化石墨烯/聚ε-己内酯（PCL）类复合材料、氧化石墨烯/玻璃纤维类复合材料、氧化石墨烯/水泥复合材料等。目前，许多学术研究者对氧化石墨烯-聚合物类复合材料的材料特性及实际运用性能进行了研究。

（二）无机物类氧化石墨烯载体的复合材料

到目前为止，此类材料主要集中在金属单质类氧化石墨烯复合材料如纳米银-氧化石墨烯复合材料、纳米金-氧化石墨烯复合材料，金属氧化物类氧化石墨烯复合材料如MnO2-氧化石墨烯、ZnO-氧化石墨烯、TiO2-氧化石墨烯复合材料，陶瓷类氧化石墨烯复合材料如SiO2-氧化石墨烯复合材料的研究上。

（三）吸附、光降解类氧化石墨烯载体的复合材料

氧化石墨烯材料表面富含多种活性基团，如羧基、羟基、羰基以及环氧基等基团，该特性使其拥有超大比表面积。氧化石墨烯复合材料优异的比表面积使其具有良好的吸附性能。常见制备类型有Fe3O4磁性-氧化石墨烯复合材料、壳聚糖-氧化石墨烯复合材料、薄膜类-氧化石墨烯复合材料、TiO2-氧化石墨烯等。

二、氧化石墨烯复合材料在有机污染物吸附与检测中的运用

常见有机污染物来源于化工、制衣、造纸、涂料等工业领域，许多有机污染物对动植物有害且不易被降解，甚至会引起癌症或基因突变。污染处理技术中的吸附技术以其工艺简单、成本低廉和处理高效等而备受青睐。

吴珂琦等[3]等利用改进Hummers法制备氧化石墨烯材料（GO），以GO为载体，通过溶胶混合法成功制备TiO2/GO复合催化剂，探究TiO2/GO复合催化剂的浓度对罗丹明B（RB）模拟废水吸附性能以及光催化性能两种性能的影响。研究表明，在紫外吸光度554 nm处罗丹明B溶液的脱色率和总有机碳（TOC）去除率分别达到99%以上和 66.72%。

张秀蓉等[4]采用改进Hummers法合成氧化石墨烯材料（GO），采用GO为载体的情况下运用化学共沉淀法，成功合成磁性氧化石墨烯复合材料（MGO）。作者采用MGO复合材料用作吸附剂，探究该材料对水中阴离子染料，以刚果红为例的吸附作用。研究发现，MGO复合材料对水中刚果红具有很强的吸附作用，吸附容量可达287.6 mg/g。

综上所述，由于氧化石墨烯具有电子迁移率高、比表面积大、表面含氧官能团丰富等优异特质，使复合材料在有机染料的吸附光催化降解领域表现出非常优异的性能。

三、结论

氧化石墨烯类材料广泛运用于各个领域，表面改性形成具有潜在应用前景的复合材料，成为当前研究重点。在有机染料的吸附光催化降解及有机污染物检测和分析方面显示出巨大的潜力。但是还是存在一些问题：（1）在應用过程中，制备的复合材料本身是否对环境造成污染，需要进一步研究明确；（2）相关研究还停留在实验室以处理模拟废水中有机污染物为主，与处理实际有机污染物过程中会出现差异，环境中其他有机污染物如芳香烃类、多环芳香烃、卤代芳香烃类等的研究还比较少，应加强对实际环境中有机污染物的研究，加强其产业化研究，为实现实际环境样品检测进一步明确相关参数；（3）还需要研究制备成本低、吸附效率高、无污染的氧化石墨烯复合材料。

参考文献：

[1]包贞，潘志彦，杨 晔，俞尚清.环境中多环芳烃的分布及降解[J].浙江工业大学学报，2003，31（5）：528-533.

[2]陈丽东，刘锦欣，黄晔，等.ZnO-石墨烯复合材料光催化降解污染物研究进展[J].工业水处理，2015，35（9）：17-10.

[3]吴珂琦，王旭东，张亚.纳米二氧化钛/氧化石墨烯的制备及对水中污染物的去除性能研究[J].化学世界，2018，59（2）：120-128.

[4]张秀蓉，龚继来，曾光明，邓久华.磁性氧化石墨烯制备及去除水中刚果红的研究[J].中国环境科学，2013，33（8）：1379-1385.

资助项目：湖南安全技术职业学院2017年度立项课题应用技术一般资助（No.AY17B007）；湖南师范大学化学生物学及中药分析教育部重点实验室开放基金（No.KLCBTCMR18-09）

作者简介：龙倩（1990-），女，硕士，主要研究方向：化学及生物传感，环境检测及职业卫生。