石墨烯海綿是呈海綿狀的石墨烯三維結(jié)構(gòu)。海綿結(jié)構(gòu)允許污染物在它的孔狀間隙中擴(kuò)散。海綿狀的結(jié)構(gòu)也比單分散的片層容易處理和使用。因此，石墨烯海綿已經(jīng)成為極具實(shí)用前景的石墨烯吸附材料。制備石墨烯海綿的關(guān)鍵在于保持石墨烯的多孔結(jié)構(gòu)。冷凍干燥能在干燥過(guò)程中很好的保持氧化石墨烯的孔狀結(jié)構(gòu)。在制備石墨烯海綿時(shí)，冷凍干燥也是干燥樣品的最佳選擇。石墨烯海綿也可以在水熱法還原氧化石墨烯的過(guò)程中得到。與氧化石墨烯海綿類(lèi)似，石墨烯海綿的孔狀結(jié)構(gòu)只有在冷凍干燥法中才能得到保持。直接干燥石墨烯海綿會(huì)導(dǎo)致其孔狀結(jié)構(gòu)坍塌。通過(guò)水熱反應(yīng)還原氧化石墨烯得到石墨烯海綿。

石墨烯和碳管制備的海綿，碳管能分散在氧化石墨烯懸浮液中，并與氧化石墨烯一起被維他命C還原，變成CNTs/RGO懸浮液，懸浮液在超臨界CO2環(huán)境下干燥成為海綿。除還原法，石墨烯海綿還可以由小分子直接制備得到，如在220 ℃下用乙醇與溶劑熱反應(yīng)72 h來(lái)制備了具有3D結(jié)構(gòu)的石墨烯吸附劑。

海綿狀石墨烯具有疏松多孔的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，使得其在超級(jí)電容器、儲(chǔ)氫材料、傳感器、吸附材料等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。如利用硫脲和氧化石墨反應(yīng)得到的石墨烯海綿對(duì)亞甲基藍(lán)和柴油的吸附量分別為184 mg/g和129 mg/g，且經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理多次利用而不會(huì)造成石墨烯海綿結(jié)構(gòu)的破壞和吸附能力的下降。另外對(duì)環(huán)境中放射元素鈾的吸附能力較強(qiáng)，吸附容量可達(dá)96 mg/g。

碳納米管是由類(lèi)似石墨結(jié)構(gòu)的六邊形網(wǎng)格卷繞而成的中空“微管”。它所具有的非凡化學(xué)和機(jī)械性能，可以形成從防彈衣到太陽(yáng)能電池板一系列的應(yīng)用。被奉為廢水處理極好選擇的碳納米管面臨的一大難題是，這種超微粒細(xì)粉很難操控，最終會(huì)散落到處理過(guò)的水中而被檢測(cè)出來(lái)。

該論文主要作者、羅馬大學(xué)的研究人員盧卡·卡米利說(shuō)：“使用碳納米管粉末去除泄露到海洋中的油污是相當(dāng)棘手的，因?yàn)樗鼈兒茈y操控，最終會(huì)散落到海洋之中。不過(guò)，在研究中所合成的毫米或厘米級(jí)的碳納米管更容易控制。它們的多孔結(jié)構(gòu)可以浮在水面上，一旦吸附油飽和后，比較方便取出。然后，只簡(jiǎn)單地?cái)D壓它們將油釋放，仍可將其重新使用。”

研究人員將碳納米管形成大量所需尺寸，通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中添加硫，形成平均長(zhǎng)度20毫米的海綿。這種碳納米管海綿表面加硫后能激活在生產(chǎn)過(guò)程中另外添加的二茂鐵，從而將沉積的鐵存放入碳?xì)ぶ形⑿〉哪z囊內(nèi)。鐵的存在意味著海綿可被有磁性地控制，并在沒(méi)有任何直接接觸下驅(qū)動(dòng)，減輕將碳納米管加入水表面時(shí)不好操控的問(wèn)題。

研究人員演示了碳納米管海綿如何成功地從水中去除有毒的有機(jī)溶劑——二氯苯，表明其可以吸收的物質(zhì)是以前方法的3.5倍。該碳納米管海綿還顯示出可以吸收植物油至其初始重量的150倍，并且吸收發(fā)動(dòng)機(jī)油比以前報(bào)道的量要稍微高些。

卡米利說(shuō)：“研究的下一階段是改進(jìn)合成工藝，以使這種海綿可以規(guī)?；a(chǎn)，還要研究這種碳納米管海綿在實(shí)際應(yīng)用中的毒副反應(yīng)。”