本文要點：
通過基於氣液的微流體方法快速製備具有3D多孔結構的石墨烯微球。
通過基於氣液微流方法的3D列印噴墨噴嘴製備石墨烯微球。該方法實現了快速，可控的均勻石墨烯微球的製備，產率高達800μLmin -1（約1L d -1），比常規微流體方法的產率高2個數量級。通過調節氣壓，可以將石墨烯微球的直徑靈活地控制在0.5至3.5mm之間。多孔石墨烯微球顯示出出色的染料脫色性能。亞甲基藍的最大吸附量為596 mg / g，是還原石墨烯中最高的吸附量。氧化物吸收劑。通過將海藻酸鈉塗在石墨烯中作為固化劑，可將性能提高21％。吸附行為遵循Langmuir等溫線和偽二級動力學模型。此外，石墨烯微球具有很好的選擇性吸附能力，可以分離陽離子染料亞甲基藍（MB）和陰離子染料甲基橙（MO）。
圖1.（a）微流控晶片的結構。（b）微球製造示意圖。
圖2.（a）液滴形成過程（u = 200μLmin –1；入口壓力= 0.020 MPa）。（b）直徑和入口壓力之間的關係。
圖3.（a）GM的圖像，（b）GM中的多孔結構的SEM圖像，（c）GB的圖像，以及（d）GB的多孔結構的SEM圖像。
圖4. GO / GM / GB的FTIR光譜。
圖5.（a）MB和MO的最大吸附量。（b）MB和MO染料分離的紫外可見光譜。
圖6.（a）動力學曲線。（b）一階模型。（c）二階模型。（d）MB在石墨烯微球上的顆粒內擴散模型。
圖7.在200 mg L –1的20 mL MB溶液中5 mg GM的可回收性分析。
通過基於氣液的微流體方法快速製備具有3D多孔結構的石墨烯微球，並且可以通過氣壓輕鬆調節微球的直徑。產量最高可達800μLmin –1，遠遠超過了液法的產量（1-2μLmin –1），並且形態穩定且均勻。GM顯示出極好的吸附性能。GM的MB的最大容量為596 mg g –1，這比採用傳統水熱法和VC還原的石墨烯（GB）的容量幾乎高出21％。還發現MB在還原的石墨烯中表現出最高的吸附性能氧化物的吸附研究。另一方面，MO的容量為65 mg g –1，比石墨烯低62％（GB）通過使用VC的傳統水熱法降低。選擇性反映了陰離子染料MO和陽離子染料MB的不同吸附值。
詳細地，增強對陽離子染料的GM吸附性能，同時抑制了對陰離子染料的吸附性能。這種現象可用於陰離子和陽離子染料的分離，這顯示了一種廢物分類處理的新方法。根據等溫吸附研究，吸附過程遵循Langmuir等溫吸附，這表明MB分子被均勻吸附並分布在單層中。GM的吸附動力學擬合擬二級模型，表明吸附過程受化學作用控制。根據擴散機理的研究，粒子內擴散不是唯一的速率控制步驟，還涉及邊界層吸附等其他機制。
綜上所述，本研究提供了新的批量生產解決方案。具有良好控制的微觀結構和表面特性的大規模石墨烯功能材料，在諸如環境修復和選擇性分離等應用中顯示出卓越的性能。
文獻：
Rapid Synthesis of Porous Graphene Microspheres through a Three-Dimensionally Printed Inkjet Nozzle for Selective Pollutant Removal from Water
https://doi.org/10.1021/acsomega.9b02249
文章來源： 材料分析與應用