AZO于2021年4月15日发布关于石墨烯的内容，文章指出石墨烯在去除水中污染物方面做得很好，但这种神奇的材料尚未成为商业上可行的用途。这种情况可能正在改变。
在最近的一项研究中，布法罗大学(University at Buffalo)的工程师们报告了一种3D打印石墨烯气凝胶的新工艺，他们称该工艺克服了水处理的两个关键障碍——可扩展性和创造出一种足够稳定、可以重复使用的材料版本。
“我们的目标是安全地去除水中的污染物，而不释放出任何有问题的化学残留物，”研究合著者、乌兰巴托大学工程与应用科学学院环境工程助理教授Nirupam Aich博士说。“我们创造的气凝胶在水处理系统中保持其结构，它们可以应用于各种水处理应用。”
这项名为“去除水污染的3D打印石墨烯-生物聚合物气凝胶:一个概念证明”的研究发表在《环境科学:纳米》杂志的新兴研究者系列上。阿维德·马苏德(Arvid Masud)博士是第一作者，他以前是Aich实验室的学生;周驰博士，联合作者，UB工业与系统工程副教授。
气凝胶是一种轻而多孔的固体，它是用气体取代凝胶中的液体而形成的，这样得到的固体与原来的固体大小相同。它们在结构配置上类似于聚苯乙烯泡沫塑料:多孔性强，重量轻，但又强又有弹性。
石墨烯是一种由单质碳组成的纳米材料，它由一层排列在重复六角形晶格中的碳原子组成。
为了创造出合适的石墨烯油墨稠度，研究人员将目光投向了大自然。他们添加了两种仿生聚合物——聚多巴胺(一种合成材料，通常被称为PDA，类似于贻贝的黏附分泌物)和牛血清白蛋白(一种来自奶牛的蛋白质)。
在测试中，重新配置的气凝胶去除了某些重金属，如铅和铬，这些重金属困扰着全国的饮用水系统。它还能去除阳离子亚甲基蓝、阴离子埃文斯蓝等有机染料，以及正己烷、庚烷、甲苯等有机溶剂。
为了证明气凝胶的再利用潜力，研究人员对有机溶剂进行了10次测试。每次都能去除100%的溶剂。研究人员还报告说，气凝胶在第三个循环后捕获亚甲基蓝的能力下降了2-20%。
Aich说，气凝胶也可以按比例放大，因为与纳米薄片不同，气凝胶可以打印更大的尺寸。他说，这消除了以前大规模生产中固有的问题，并使该工艺可用于大型设施，如污水处理厂。他补充说，气凝胶可以从水中去除，并在其他地方重复使用，而且它们不会在水中留下任何残留物。
Aich是UB和匹兹堡大学合作的一部分，由UB化学教授戴安娜·阿加博士领导，寻找方法和工具来降解每氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)，有毒物质如此难以分解，它们被称为“永恒的化学物质”。Aich注意到这与他的3D气凝胶工作的相似之处，他希望这两个项目的结果可以结合在一起，创造出更有效的去除水媒污染物的方法。
“我们不仅可以使用这些气凝胶来包含石墨烯颗粒，还可以使用纳米金属颗粒作为催化剂，”Aich说。“未来的目标是让纳米金属颗粒嵌入到气凝胶的内壁和表面，它们不仅能够降解或摧毁生物污染物，还能降解化学污染物。”
Aich、Chi和Masud持有该研究中描述的石墨烯气凝胶的一项正在申请中的专利，他们正在寻找工业合作伙伴将这一工艺商业化。
