近來，由于在水處理中的巨大應(yīng)用潛力，基于3D石墨烯的宏觀結(jié)構(gòu)（3D GBM）受到越來越多的關(guān)注。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征（例如大表面積和物理互連的多孔網(wǎng)絡(luò)），以及出色的特性（例如高電導(dǎo)率、優(yōu)異的化學(xué)/熱穩(wěn)定性、超輕度和高的太陽熱轉(zhuǎn)換效率），使3D GBM成為通過吸附、電容去離子和太陽蒸餾來提純水的有前途的材料。此外，3D GBM可用作固定粉末納米材料的支架，以構(gòu)建整體式吸附劑和光/電催化劑，這極大地擴(kuò)展了其在水處理中的潛在應(yīng)用。在此，突出了其合成和在水凈化應(yīng)用方面的最新進(jìn)展。闡述了剩余的挑戰(zhàn)和未來的觀點(diǎn)，以突出未來的研究方向。
Figure 1. 3D GBM作為吸附劑，用于從水中去除有機(jī)污染物。ai–aiii）一滴十六烷的吸收過程，以及a-iv）GA表面上水滴的光學(xué)照片。b）rGO氣凝膠對不同有機(jī)溶劑的吸收能力，插圖：從水中吸收甲苯的過程（用蘇丹黑B染色）。c）吸附/解吸循環(huán)顯示細(xì)胞GA對正己烷具有極好的可回收性（蘇丹紅G染色）。d）不同染料的rGO氣凝膠的吸收能力。
Figure 2. 3D GBM作為吸附劑，用于從水中去除重金屬離子。a）MoS
2/石墨烯氣凝膠作為吸附劑去除Hg
2+的過濾器。b）用于吸附去除U(VI)的氧化石墨烯-殼聚糖水凝膠。
Figure 3. 3D GBM作為CDI電極。（a）制備的具有平面內(nèi)納米孔的rGO水凝膠（NP-3DG）和（b）CDI電極的照片。c）CDI過程的示意圖。
Figure 4. 使用3D GBM構(gòu)造的整體式光催化劑。a）3D P25/rGO網(wǎng)絡(luò)中接口處的充電行為示意圖。b）隨著時間的推移，P25（黑色曲線）和P25/rGO水凝膠（藍(lán)色曲線）光催化劑對MB的降解。插圖：光催化過程中給定時間間隔的MB溶液照片。
Figure 5. 3D GBM作為還原Cr(VI)的電子催化劑。a）聚苯胺/GO水凝膠作為流通電極用于電催化還原Cr(VI)的示意圖。b）聚苯胺/rGO電極的水流（A）和水流（B）的速度-幅度輪廓。
相關(guān)研究成果于2019年由南開大學(xué)Sihui Zhan課題組，發(fā)表在Adv. Mater.（DOI: 10.1002/adma.201806843）上。原文：3D Graphene-Based Macrostructures for Water Treatment。
