基于天然贻贝仿生制备聚多巴胺改性石墨烯基功能材料及其水体环境修复应用研究进展

朱武青^1,2，全海燕²，彭叔森¹，张敏²，陈东初²，户华文^2,3,4

1. 南昌航空大学材料科学与工程学院2. 佛山科学技术学院材料科学与能源工程学院3. 中国科学院广州能源所广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室4. 广东省石油与精细化工研究院广东省工业表面活性剂重点实验室

摘 要：全球水污染问题日益严峻,而石墨烯具有大比表面积且除污性能优异,可作为水体环境修复的优良材料,但它的表面能高,极易发生团聚,这将会大大降低其比表面积和其他优异的物理化学性质。为此,受天然贻贝及其分泌的粘性蛋白结构所启发,将仿生聚多巴胺（Pdop）用于改性石墨烯可有效解决石墨烯聚集的问题,并能赋予石墨烯新的表面性质和功能,如从疏水表面变成亲水表面、增加活性位点密度以及丰富其可设计性,这也使得Pdop改性石墨烯（Pdop-G）成为当前的一大研究热点,尤其在环境修复领域。本文回顾了近三年Pdop-G及其相关材料的多种设计、制备方法,并重点关注了Pdop-G在环境修复应用方面的研究进展,包括三种核心环境修复处理手段（即吸附、膜截留和光催化）。通过总结相关文献可知,Pdop-G及其相关材料在处理各类水体环境污染物方面具有良好的应用潜力,但是要达到商业应用的要求,还有待进一步改善制备工艺,完善后处理等问题。本文充分评述和分析了基于石墨烯化学和贻贝仿生学的各种环境修复材料和技术的优缺点,并提出了未来可尝试的研究方向,以明晰这些材料在环境修复中的应用范围和技术发展路线。本文有望给广大学者在Pdop-G及其相关材料研究方面提供指引,并为新型高性能石墨烯基环境修复材料的设计带来新思路和方向。

关键词：仿生聚多巴胺;石墨烯;吸附;膜截留;光催化;环境修复;