石墨烯海綿是呈海綿狀的石墨烯三維結(jié)構。海綿結(jié)構允許污染物在它的孔狀間隙中擴散。海綿狀的結(jié)構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)成為極具實用前景的石墨烯吸附材料。制備石墨烯海綿的關鍵在于保持石墨烯的多孔結(jié)構。冷凍干燥能在干燥過程中很好的保持氧化石墨烯的孔狀結(jié)構。在制備石墨烯海綿時，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程中得到。與氧化石墨烯海綿類似，石墨烯海綿的孔狀結(jié)構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導致其孔狀結(jié)構坍塌。通過水熱反應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72 h來制備了具有3D結(jié)構的石墨烯吸附劑。

海綿狀石墨烯具有疏松多孔的獨特結(jié)構，使得其在超級電容器、儲氫材料、傳感器、吸附材料等領域有著廣闊的應用前景。如利用硫脲和氧化石墨反應得到的石墨烯海綿對亞甲基藍和柴油的吸附量分別為184 mg/g和129 mg/g，且經(jīng)過簡單的處理多次利用而不會造成石墨烯海綿結(jié)構的破壞和吸附能力的下降。另外對環(huán)境中放射元素鈾的吸附能力較強，吸附容量可達96 mg/g。

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

該論文主要作者、羅馬大學的研究人員盧卡·卡米利說：“使用碳納米管粉末去除泄露到海洋中的油污是相當棘手的，因為它們很難操控，最終會散落到海洋之中。不過，在研究中所合成的毫米或厘米級的碳納米管更容易控制。它們的多孔結(jié)構可以浮在水面上，一旦吸附油飽和后，比較方便取出。然后，只簡單地擠壓它們將油釋放，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，通過在生產(chǎn)過程中添加硫，形成平均長度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)過程中另外添加的二茂鐵，從而將沉積的鐵存放入碳殼中微小的膠囊內(nèi)。鐵的存在意味著海綿可被有磁性地控制，并在沒有任何直接接觸下驅(qū)動，減輕將碳納米管加入水表面時不好操控的問題。

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)動機油比以前報道的量要稍微高些。

卡米利說：“研究的下一階段是改進合成工藝，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際應用中的毒副反應。”