利用石墨烯去除水中砷
- 上線日期：2010/8/23 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
韓國研究團隊最近發現，由還原的石墨烯氧化物(reduced graphene oxide, RGO)與磁鐵礦Fe3O4)組成的複合材料能夠有效去除飲用水中的砷。砷是一種致癌物質，飲用水中的砷含量只要超過 10 ppb就可能導致砷中毒，也會引發慢性病甚至導致死亡。這項發現可望協助許多地區擺脫水中含砷的威脅。
水中的砷主要源於自然界富含砷的岩石，採礦也會使砷溶於水中。科學家認為以地下水取代地面水(河川或池塘)來灌溉的農耕方式改變，使砷中毒的情況更加惡化。近年來孟加拉因地下水遭受砷污染導致大規模中毒便是一例。
水中的砷能夠被活性碳或是鐵氧化物如Fe3O4奈米微晶所去除。然而，由於磁鐵礦粒子的晶粒很小，暴露在河川或水流環境下很容易被氧化。研究人員結合磁鐵礦與碳、奈米碳管及石墨烯氧化物，成功克服了氧化的問題。
最近，浦項科技大學的Kwang Kim與 In-Cheol Hwang等人進一步合成一種新型的RGO-磁鐵礦複合材料，該材料在室溫下具超順磁性(super-paramagnetic)，能均勻散佈在水中，一旦吸附了砷，利用一根強度為20 mT的永久磁鐵就能將其移除。實驗結果能夠去除水中超過99.9%的砷，將濃度降至1 ppb以下。
研究人員首先利用Hummer法將石墨烯粉末製成石墨烯氧化物，並放入水中形成石墨烯氧化物懸浮液，接著將FeCl3及 FeCl2的混合液緩慢倒入石墨烯氧化物溶液中，再加入氨水來沈澱 Fe2+ 和 Fe3+離子，以製備磁鐵礦粒子。利用聯胺將石墨烯還原，過濾後再以水或乙醇沖洗，最後放入真空中乾燥，即可得到RGO。
磁鐵礦-RGO複合材料的除砷效果比純磁鐵礦更好，因為石墨烯的存在增加了砷的吸附量，而且三價砷及五價砷都能吸附。不過由於上述方法無法製備大量的磁鐵礦- RGO，該團隊目前正在尋找其他合成方法，並探討以石墨烯為基材的複合材料在各種環境及生物方面的應用。詳見近期的ACS Nano | DOI: 10.1021/nn1008897。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/43133
譯者:廖婕如(逢甲大學材料科學與工程系)
責任編輯:蔡雅芝
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