世界人口的增加及工業(yè)化進程的加快，對環(huán)境造成了嚴重的污染，其中水污染問題尤為突出，為此相關(guān)研究者發(fā)明了多種方法并開發(fā)出了各種新材料來應(yīng)對這一問題。碳材料，如活性炭，具有高的比表面積，被廣泛用作廢水的純化材料，近年來，各種高性能的新型碳材料如碳納米管、石墨烯材料相繼被開發(fā)出來，其作為水處理材料的研究正逐步得到相關(guān)領(lǐng)域研究者的重視。

作為水處理材料，石墨烯材料的應(yīng)用前景值得期待，一方面在于它具有二維的平面結(jié)構(gòu)、開放的孔結(jié)構(gòu)、良好的柔韌性、高的機械強度、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定及比表面積大等突出優(yōu)點，另一方面，與石墨烯結(jié)構(gòu)類似的碳納米管材料表現(xiàn)出了良好的吸附性能，而且石墨烯與碳納米管相比，比表面積更大，且更易進行結(jié)構(gòu)的調(diào)控和設(shè)計，因此，近年來石墨烯作為水處理材料的研究正成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。

石墨烯材料對重金屬離子吸附的研究，絕大多數(shù)集中于氧化石墨烯，因為氧化石墨烯含有豐富的含氧基團，這些含氧基團能夠高效地與金屬離子作用，因而其對重金屬離子的吸附性能要優(yōu)于石墨烯。影響氧化石墨烯對重金屬離子吸附的因素很多，主要有離子強度、ph值、氧化石墨烯中含氧基團種類和數(shù)量，溶液中的有機介質(zhì)等。

石墨烯材料作為一種吸附劑也可用作吸附有機污染物，如染料、抗生素、殺蟲劑、原油等。石墨烯材料的種類以及吸附質(zhì)中是否含有-NH2、-OH、-COOH等功能團對吸附的機理和過程具有很大的影響。石墨烯材料對有機物的吸附作用主要包括：靜電作用、疏水作用、π-π鍵、氫鍵。

       二、石墨烯復(fù)合材料在水處理方面的研究

1.1石墨烯/Fe3O4復(fù)合材料

Fe3O4具有較大的比表面積、良好的生物相容性及磁學(xué)性能，常用作水處理材料。但是Fe3O4粒徑小，容易團聚，此外在連續(xù)流系統(tǒng)中，它會氧化成α，γ-Fe3O4。石墨烯和Fe3O4復(fù)合能有效克服上述缺點，而且復(fù)合后能增強Fe3O4的使用壽命，在吸附后期處理過程中能夠快速分離，因而磁性石墨烯復(fù)合材料用作水處理的研究日益得到重視。鑒于石墨烯/Fe3O4復(fù)合材料的諸多優(yōu)異性能，對其研究已成為相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點，從最初的吸附砷離子，到處理各種金屬離子如Cr（VI）、Co（II）、Pb（II）、Cu（II）、U（VI）等，同時對各種有機物如羅丹明B、堿性副品紅、甲基藍、中性紅等也表現(xiàn)出來了優(yōu)異的吸附性能。

1.2石墨烯與其它金屬氧化物形成的復(fù)合材料

除Fe3O4外，石墨烯還可以和SiO2、ZnO、MnO2、CoFe2O4、ZrO2形成復(fù)合材料用于水處理材料，這些復(fù)合材料不僅具有良好的吸附性，而且有的還對某種金屬離子具有高度選擇性。

石墨烯具有優(yōu)良的電子傳輸性能，在光催化過程中，將石墨烯和光催化材料復(fù)合，可以有效發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，通過協(xié)同效應(yīng)，進一步增強復(fù)合材料的光催化性能。

2.1石墨烯/TiO2復(fù)合材料

TiO2是一種優(yōu)異的光催化材料，但TiO2光激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對極易復(fù)合，而石墨烯具有的獨特的電子傳輸特性可以降低光載流子的復(fù)合，提高TiO2光催化效率。目前石墨烯/TiO2復(fù)合材料主要用于光降解有機污染物，復(fù)合材料相比較TiO2納米粒子，其光催化性能有大幅度提高，目前石墨烯/TiO2復(fù)合材料用作光降解的有機物有亞甲基藍、羅丹明Ｂ、甲基橙、苯酚、丙酮、孔雀綠等。

圖二 TiO2/氧化石墨烯與染料分子的作用機理

2.2石墨烯與其它金屬氧化物形成的復(fù)合材料

除TiO2外，石墨烯還可以和其它的金屬氧化物和化合物形成復(fù)合材料用作光催化材料，目前已經(jīng)有CdS、ZnO、WO3、CuO、Mn3O4、Mn2O3、SnO2、Bi2WO6、ZnWO4、Bi2MoO6、BiVO4、BaCrO4、CoFeO4等金屬氧化物及化合物。這些石墨烯復(fù)合材料有時顯示出了比石墨烯/TiO2還要高的光催化性能，一般來說，金屬氧化物的形貌，在石墨烯面上分布及氧化物的缺陷對其光催化性能有重要的影響。目前該類石墨烯復(fù)合材料主要用作降解有機染料。

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道形成的只有一個碳原子厚度的二維碳質(zhì)新材料，由于其特有的化學(xué)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)。巨大的比表面積使石墨烯可作為性能優(yōu)異的吸附劑吸附水中的污染物質(zhì)；具有很好的熱穩(wěn)定性，加入到其他材料中可提升其他材料的熱穩(wěn)定性能；高電子遷移率和熱導(dǎo)率使其具有很好的導(dǎo)電性能，可交換水中的金屬離子也可作為光催化劑降解水中的污染物。氧化石墨烯為石墨烯的氧化物，表面具有較多的含氧官能團，使其具有靜電作用或可以和其他離子進行交換，進而去除水中離子污染物?？傊?，石墨烯及其氧化物的復(fù)合材料在水處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。