纳米管，价格较低廉，制备过程简单，许多学者开始研究石墨烯及其复合材料在水处理中
的应用。图

 1 为单层石墨烯分子模型。

　　

2 石墨烯的制备和性质

　　近年来，石墨烯制备已经取得了积极的进展，石墨烯的制备过程通常是石墨

-氧化石

墨

-氧化石墨烯-石墨烯，其制备过程见图 2。常见的石墨烯类碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯

和还原氧化石墨烯等。石墨

 烯 的 制 备 方 法 主 要 有 微 机 械 剥 离 法( micromechanical 

cleavage)、化 学 气 相 沉 积 法( chemical vapor deposition)、晶 体 外 延 生 长 法( epitaxial 
growth )、胶 体 悬 浮 液 法 ( colloidalsuspension)等。在水处理中应用的石墨烯，考虑到制备
方法、制备成本及规模，大多采用化学方法制备，其中氧化还原法应用最为广泛。

　　图

 2 还原氧化法制备石墨烯路线示意图

　　氧化石墨烯

( graphene oxide，GO) 通常是由石墨经化学氧化、超声制备获得。因石墨来

源广泛，价格低廉，氧化石墨烯便于大规模生产。同时，氧化石墨烯拥有大量的羟基、羧基、
环氧基等含氧基团，是一种亲水性物质，与许多溶剂有着较好的相容性，非常适合在水处
理中应用。目前报道的常用的石墨氧化方法主要有

 Brodie 法、Standenmaier 法以及 Hummers 

法。其基本原理都是先用强酸处理石墨，形成石墨层间化合物，然后加入强氧化剂将其氧化。
其中使用浓

 H2SO4、NaNO3 及 KMnO4 作氧化剂的 Hummers 法最为常用，该方法缩短了制

备的时间，提高了安全系数，水处理应用中多采用该方法。氧化石墨烯可以通过化学法

( 利

用还原剂如水合肼，二甲肼，硼氢化钠等

) 、热剥离法、紫外光辐射法、微波法等方法还原成

石墨烯。将氧化石墨烯表面的含氧基团部分还原后得到还原氧化石墨烯

( reduced graphene 

oxide，RGO) ，提高了其表面电势，相比氧化石墨烯，对于水中阴离子污染物的吸附能力
有所增强。

  

　　
      3 石墨烯类碳材料作为水处理吸附剂的应用研究

　　

3. 1 石墨烯及其复合材料

　　

3. 1. 1 石墨烯  

　　吸附方法因操作简便、处理效果好及费用低等优点被广泛应用于环境污染治理中。石墨
烯巨大的比表面积使它成为优质吸附剂。石墨烯作为气体吸附剂，不仅具有很好的储氢能力，
也可用于气体分子传感器。石墨烯作为水处理吸附剂，其相关研究主要集中在吸附两类污染
物

: 有机物与无机阴离子。大分子有机污染物易与石墨烯表面的基团发生相互作用，形成稳

定的复合物，石墨烯对其的吸附能力较高，因而许多学者研究了石墨烯吸附去除有机染料 。
Liu 等探讨了不同 pH 值、接触时间、温度和浓度下的石墨烯对亚甲基蓝的吸附。研究发现吸
附等温线符合

 Langmuir 模型，最大吸附容量达到 153. 85 mg/g。动力学研究表明，吸附符合

伪二级吸附模型，热力学参数表明吸附为自发、吸热过程。

Wu 等研究了石墨烯对丙烯腈、甲