氧化石墨烯：水中放射性物質(zhì)的清潔工

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自從2004年科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)石墨烯以來，一股研究石墨烯的浪潮席卷全球。石墨烯是只有一個碳原子厚度的二維材料，它不僅是已知材料中最薄的一種，還非常牢固堅硬，而且導(dǎo)電性能極好，大多數(shù)科學(xué)家都認為石墨烯能被用來制造更纖薄、速度更快的電子設(shè)備，有望徹底改變計算、電子和醫(yī)藥等領(lǐng)域的現(xiàn)狀。當(dāng)然，石墨烯的吸附功能也頗得科學(xué)家贊賞。

美國萊斯大學(xué)和俄羅斯莫斯科國立羅蒙諾索夫大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，氧化石墨烯具有非凡的吸附能力，能夠快速除去污染水體中的放射性物質(zhì)。

原子厚度的氧化石墨烯薄片能快速地吸附在天然和人造的放射性核素上，并凝結(jié)成固體。這種薄片能夠溶于液體之中，也能輕易地大批量生產(chǎn)。氧化石墨烯會在導(dǎo)入模擬核廢物的數(shù)分鐘內(nèi)凝固，迅速聚集最致命的毒素廢物，這一過程也將跨越多個pH值。

在此項研究中，研究人員主要致力于去除錒系元素和鑭系元素等放射性同位素。也就是從液體中而非固體或氣體中除去元素周期表中的30個稀土元素。雖然這些同位素并不親水，但卻可以隱匿于水中。當(dāng)?shù)叵滤矎你@井中流出，且放射性元素超過一定水平時，就會因高溫而不能再輸送回土壤中。此時就需要將受污染的水體運送至其他地方進行儲存和處理，隨之而來的則是大筆的開銷。而使用氧化石墨烯能快速過濾放射性污染物，顯著降低水力壓裂法等油氣回收方式的成本，對清理福島核電站等區(qū)域的污染水源大有裨益。此外，采礦業(yè)也將收獲潛在的利益。

雖然氧化石墨烯的較大表面積決定了其吸附毒素的能力很強，但吸收速度之快仍出乎科研人員所料。這一速度具體由污染物的構(gòu)成所決定。對此，科學(xué)家以包含鈾和钚的模擬核廢物以及鈉和鈣等可負面影響氧化石墨烯吸收效應(yīng)的物質(zhì)進行了測試。即使如此，氧化石墨烯也被證明效用要明顯優(yōu)于膨潤土和活性炭等常用的核清理劑。