同济大学马杰教授课题组最新综述：多维石墨烯在有机污染物吸附和膜分离的最新进展
石墨烯是一种二维（2D）分层纳米材料，由于其出色的物理和化学特性，包括易于修饰的表面特性、可调结构和出色的稳定性，在环境领域备受关注。然而，纳米材料的固有问题，如严重的聚合性、回收困难和潜在的生态风险，严重阻碍了石墨烯的大规模应用。因此，将纳米材料固定在宏观结构中是解决这些问题最可行的策略之一，对促进纳米水处理化学与技术的进步具有重要意义。随着相关研究的深入，具有较大特定表面积、内部互联多孔网络和新功能的多维石墨烯材料相继开发。
在此，我们回顾了多维石墨烯材料的结构特征和合成方法，并突出了一些令人印象深刻的具有独特特性的例子。此外，我们特别强调其在吸附和膜分离中对有机污染物的去除性能和机理。最后，根据我们的理解，将本领域的未来展望、研究方向和可预见的挑战作为结论。
图2 关于石墨烯材料的制备及其在水处理中的应用的里程碑。
本文介绍了多维石墨烯材料的制备和在环境领域的应用，其中也包含了许多里程碑式的发现。我们总结了不同维度石墨烯材料的制备方法，介绍其通过吸附和膜分离技术去除水中的OCs的应用，并探讨去除工艺的机制。
图3 多维石墨烯材料在水处理中的制造策略和应用的原理图
虽然石墨烯材料在制备和环境领域的应用还存在许多问题需要解决，但通过不断的研究和探索，相信不久就能广泛应用不同尺寸的石墨烯结构，开发出更环保、更经济、更强大的产品和技术。
综述全文目录：
1. Introduction
2. Properties and synthesis of graphene and its derivatives
2.1. Properties of graphene and its derivatives
2.2. Synthesis method of graphene and its derivatives
2.2.1. Graphene
2.2.2. Graphene oxide
2.2.3. Reduced graphene oxide
3. Multidimensional graphene materials assemblies
3.1. 1D graphene fibers (GFs)
3.1.1. Wet-spinning process
3.1.2. Dry-spinning
3.1.3. Film conversion
3.2. 2D graphene membranes (GMs)
3.2.1. Filtration-assisted method
3.2.2. Casting/coating-assisted method
3.2.3. Layer-by-layer assembly
3.3. 3D graphene architectures
3.3.1. Self-assembly method
3.3.2. Template-assisted method
4. Adsorption and membrane separation for organic contaminants
4.1. Graphene powder
4.2. 1D graphene fibers
4.3. 2D graphene membranes
4.3.1. Membrane separation
4.3.2. Adsorption separation
4.4. 3D graphene architectures
4.4.1. Graphene hydrogels (GHs)
4.4.2. Graphene aerogels (GAs)
4.4.3. Graphene foams
4.4.4. Graphene sponges (GSs)
5. Removal mechanism for organic contaminants
5.1. Adsorption mechanism
5.1.1. π–π interaction
5.1.2. π–π electron donor–acceptor
5.1.3. Hydrogen bonding
5.1.4. Electrostatic interaction
5.1.5. Hydrophobic interaction
5.2. The separation mechanism of GBMs
5.2.1. Interlayer spacing for molecular separation
5.2.2. Pores (defects) for molecular separation
5.2.3. Functional groups for molecular separation
6. Conclusion and outlook
导师介绍
马杰，同济大学教授，博士生导师，2009博士毕业于上海交通大学，从事水体环境修复和污染控制环境工程材料的设计、开发和应用研究，建立同济大学环境功能材料实验室（https://nano.tongji.edu.cn/），实验室承担5项国家自然科学基金及多项省部级课题的实施。以通讯/第一作者在Adv. Sci., Nano Let.,Water. Res. Environ. Sci. Technol. J. Mater. Chem. A, Environ. Sci. Technol. Let.等期刊发表论文100余篇，论文被引6000次，ESI高被引论文/热点论文12篇，H指数43，获中国发明专利授权17项，公开36项, 主编《环境材料概论》，参编Elsevier Publishers，Wiley-Scrivener Publishers等出版社3本外文专著的编写。担任Sci. Rep.、Curr. Environ. Manage.、Gen. Chem.、Nanomaterials和物理化学学报、材料导报编委及国家自然科学基金同行评议专家、上海市科学技术奖评审专家等，入选“上海市人才发展基金”、“同济大学中青年科技领军人才”和“同济大学百人计划”等，2016-2019连续四年荣获Publons环境与生态及交叉学科领域“顶级审稿专家”荣誉, 2021年担任中国环境科学学会年会《环境修复材料》分会主席，2021年入选斯坦福大学发布的"2020全球前2%顶尖科学家榜单"。
研究方向
1、饮用水深度处理技术（吸附、光/电催化）
2、水体中氮磷回收及资源化处理技术
3、海水脱盐淡化及锂回收技术
4、循环水软化处理材料及技术
5、微塑料的环境界面过程及行为
课题组网站：http://nano.tongji.edu.cn/
课题组招收硕士生、博士生、博士后、专职科研人员；
课题组接收客座研究生和研究生联合培养，欢迎有志之士加盟课题组！
E-mail: jma@tongji.edu.cn