石墨烯复合材料具有高电荷载流子迁移率，大表面积以及良好的生物相容性，使得石墨烯复合材料成为废水净化方面的理想材料。按复合组分的不同，可将石墨烯复合材料分为石墨烯-纳米粒子复合材料(石墨烯与纳米粒子复合)、石墨烯-聚合物复合材料(石墨烯作为添加材料或载体与聚合物进行复合)、石墨烯-碳基材料复合材料(石墨烯与碳纳米管、富勒烯等组装形成复合材料)。此外，石墨烯还可以与高分子材料、金属氧化物等其它物质组成复合材料。
1、石墨烯-纳米复合材料在废水处理中的应用
Cheng等通过Hummers法制得氧化石墨烯(GO)，然后对GO进行功能化，最后采用水热法以TETA为还原剂制备了还原的氧化石墨烯/Ag纳米颗粒复合物，该复合物对痕量浓度的Cu2+、Cd2+和Hg2+的检测限分别为10～15M、10～21M和10～29M。因此，其可用于检测痕量重金属离子的传感器上。Lingamdinne等制备的磁性氧化石墨烯的纳米复合材料(MGO)具有优异的磁特性、高比表面积、高化学稳定性等特点，已被广泛用于从水性环境中去除重金属、放射性核素和有机染料。Jabeen等通过在氩气氛下氧化石墨烯和氯化铁的硼氢化钠还原制备纳米零价铁纳米颗粒石墨烯复合物(G-nZVI)，通过吸附实验测得6wt%GO负载量的G-nZVI复合材料对Pb(II)的吸附能力最大。
2、石墨烯-聚合物复合材料在废水处理中的应用
石墨烯聚合物复合材料具有优异的导电性、机械性、储能性等性能，可实现对污水的检测与处理。2006年Ruoff等首次报道了石墨烯/聚苯乙烯复合材料。随后，石墨烯/聚合物复合材料的相关研究取得了飞速发展，进而成为研究热点。石墨烯/聚合物复合材料可通过原位聚合法、溶液共混法、熔融共混法制得。Shao等采用原位聚合技术合成了聚苯胺改性氧化石墨烯(PANI/GO)复合材料，并应用于水溶液中预浓缩U(VI)。PANI/GO复合材料对U(VI)的最大吸附能力在pH值=5.0时达到1960mg/g，在pH值=3.5时达到610mg/g，比传统吸附剂和纳米材料高出两个数量级。PANI/GO复合材料对高浓度盐具有理想的耐受性，并且具有良好的再生循环利用性能。因此，PANI/GO复合材料在核燃料水溶液中提取U(VI)和清除环境污染方面具有很好的应用前景。Saleh等制得石墨烯/聚酰胺复合材料，该复合材料吸附性能好，再生效率高，对水溶液中的Sb(III)有很高的吸附能力(158.2mg/g)，因此可作为Sb(III)去除的新型吸附剂。Hu等制备了石墨烯氧化物/聚吡咯(GO/PPY)复合材料，这种材料对苯酚和苯胺的吸附能力非常高，并且通过乙醇对苯酚和苯胺的解吸可再生出GO/PPY复合材料，而且吸附能力没有明显下降，因此可循环使用。Zheng等采用漆酚与氧化石墨烯(GO)片反应并聚合，形成由聚合物骨架连接的3D石墨烯聚漆酚(3D-PU-G)。与传统的3D-G相比，3D-PU-G复合材料疏水性、吸附能力、机械强度和可回收性均有显著提高，非常适合用于水的净化。例如，3D-PU-G在20kPa以上具有较高的稳定性和强度，并且对水中的各种有机溶剂和油的吸附能力较3D-G也提高了1.62～1.97倍。在运行100多个循环后，3D-PU-G复合材料依然表现出高度稳定的强度和吸附能力，而3D-G复合材料仅仅只能运行3个循环。
3、石墨烯-碳基材料复合材料在废水处理中的应用
石墨烯/碳纳米管复合材料在化学传感器中有着重要的应用。Peng等制造了由石墨烯/半导体单壁碳纳米管(T@FG)组成的异质薄膜晶体管化学传感器，对NH4+的检测具有很高的灵敏度，在毫摩尔离子强度溶液中的检测限低至0.25μm。Chen等制作的石墨烯/碳纳米管复合材料可用于检测对乙酰氨基酚(APAP)的电化学传感器上，且呈现出优异的选择性和稳定性，这是因为石墨烯/碳纳米管复合材料具有高表面积和多模孔结构，可以提供很大的传感面积和有效的运输通道。Hu等制备了还原型氧化石墨烯和多壁碳纳米管复合材料RGO-MWNTs，解决了几种污染水资源的酚类化合物不容易区分检测的问题。石墨烯/碳纳米管复合材料具有优异的催化活性、较强的导电性、高比表面积和多孔结构，因此使用石墨烯/多壁碳纳米管复合材料修饰的电极可以同时区分检测样品中的对苯二酚(HQ)、邻苯二酚(CC)、对甲酚(PC)和亚硝酸盐(NO-2)。Sui等通过加热氧化石墨烯和碳纳米管与维他命C的混合物制备水凝胶前驱体，通过超临界CO2干燥此水凝胶前驱体制备石墨烯/碳纳米管复合材料，制得的材料可以清除河水中的有机染料、重金属离子等污染物，为治理水污染提供了新方法。Ai等制备了柱状石墨烯/碳纳米管复合材料并将之用作染料的吸附剂，经过吸附实验测试，该复合材料对亚甲基蓝的最大吸附量可达81.97mg/g，在亚甲基蓝的初始浓度为10mg/L时清除效率达到97%。因此，这种复合材料可以用于清除废水中的有机染料。
4、其他石墨烯复合材料在废水处理中的应用
Guo等通过Hummers法制得氧化石墨烯(GO)，然后用Fe3+处理以形成Fe3+@GO络合物，最后通过添加NaBH4溶液，Fe3+和GO同时原位还原为Fe和石墨烯，形成Fe纳米颗粒@石墨烯复合物(FGC)。FGC的形态和结构研究结果表明，尺寸为5nm的Fe纳米颗粒可以精细地分散在石墨烯片上。FGC对印染废水中的甲基蓝具有很好的脱色作用，与裸Fe颗粒相比，FGC杂化物显示出更好的去除能力。Liu等将石墨烯氧化，然后与Fe2+/Fe3+溶液混合，通过高压水热反应制得氧化石墨烯(Go)-Fe3O4复合材料，该复合材料表面引入了大量的官能团，这些官能团可以被各种分子固定，对废水中Cu2+的去除能力强，因此在重金属离子污染等方面具有良好的应用前景。Luo等组装的凹凸棒纳米纤维/GO复合物膜，水通量高达221.16L/(m2·h·bar)，比纯GO膜高7.7倍，表明其在水处理中潜在的应用前景很大。
5、结语
综上所述，石墨烯类复合材料在废水的检测和净化处理方面显示出巨大的应用潜力，是治理废水的极佳材料，但应用于该领域的石墨烯类复合材料的协同作用机制方面的研究，现在还不是很深入。要想获得产品质量优良的应用于废水治理方面的石墨烯类复合材料，还需进一步研究与探索。( >
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