| 쟝쑤사범대, 99.99% 고흡착률 그래핀 박막 개발 | ||
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 최근, 쟝쑤(江蘇)사범대학 리하이타오(李海濤) 교수팀은 다기능 초경량 초박형 그래핀-활성탄 복합막을 개발하였는데 항생제를 포함한 입자상 물질에 대한 흡착률이 99.99%에 달한다. 해당 연구성과는 “Nature” 자매지 “Scientific Reports”에 게재되었다. 항생제 약물은 가장 광범위하게 사용하는 약물이다. “과학통보(Chinese Science Bulletin)”에 의하면 중국의 지표수(Surface water) 중에는 농도가 비교적 높은 68종 항생제가 함유되어 있는 외에 90종 비항생제류 의약 성분도 검출되었다. 기존의 수처리 기술로는 물 중의 미량 항생제를 완전히 제거할 수 없기에 고효율적인 제거 장치를 시급히 개발하여야 한다. 기존 연구에서 다양한 유형의 나노재료를 기반으로 삼투 투과량이 아주 높은 초박형 새로운 다기능성 분리막을 개발하였다. 이러한 나노재료 가운데서 산화 그래핀 나노 박막은 전형적인 단일 원자 2차원 나노재료이며 아주 높은 분리 효율을 보유하고 있기에 새로운 박층 분리막으로 선정되었다. 그러나 순수한 산화 그래핀으로 제조한 여과막은 층간 간격이 아주 작기에 물 침투 투과량이 부족하고 소요 시간이 길며 고압 내성이 없고 또한 취약성을 갖고 있다. 상술한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 산화 그래핀(GO) 박막에 활성탄(AC)을 삽입하여 복합 다공성 탄소막 마이크로 나노 재료를 제조하였다. 해당 재료로 제조한 복합막으로 대조수(Reference water) 중의 항생제 물질을 완전히 제거할 수 있으며 또한 나노 활성탄의 첨가는 산화 그래핀의 층과 층 사이에 아주 양호한 지지 작용을 형성하였을 뿐만 아니라 그래핀 박막 재료의 흡착 능력을 대폭 증가시켰다. 활성탄 재료는 산화 그래핀의 층간 거리를 효과적으로 증가시켜 박막 재료의 비표면적(Specific surface area)이 증가되었다. 실험 결과, 해당 복합 재료는 기타 재료에 비하여 강산, 강염기에 대한 내성이 우수하며 응용 범위가 광범위하다. 연구팀은 또한 2차원 산화 그래핀/1차원 활성탄 재료로 구성된 복합막 재료가 물 중의 잔류 염산테트라사이클린(TCH)에 대한 제거 작용 메커니즘에 대한 심층적 연구를 통하여 해당 복합막은 TCH 분자에 대하여 아주 강한 흡착 기능을 보유하고 있는데 이는 탄소재료와 TCH 사이에 수소 결합, π-π 전자 스택(Stack), 정전기 상호작용, 반데르발스힘 등을 포함한 양호한 계면 상호 작용이 존재하기 때문이라는 것을 발견하였다. 정보출처 : http://www.chinahightech.com/html/chany/xcl/2017/0324/371245.html |
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