石墨烯旗舰 在对真实污染物的测试中，这种光催化剂比标准二氧化钛纳米颗粒多降解70%的大气氮氧化物
信用:意大利水泥/海德堡水泥/石墨烯旗舰 石墨烯旗舰合作伙伴意大利米兰理工大学博洛尼亚大学、CNR、NEST、意大利海德堡水泥集团、以色列理工学院、埃因霍温理工大学和剑桥大学开发了一种石墨烯-二氧化钛光催化剂，在真实污染物测试中，其降解大气中氮氧化物(NOx)的能力比标准二氧化钛纳米颗粒高70%
大气污染是一个日益严重的问题，尤其是在城市地区和欠发达国家
根据世界卫生组织的数据，每九例死亡中就有一例可归因于空气污染引起的疾病
氮氧化物和挥发性化合物等有机污染物是造成这种情况的主要原因，它们主要是由汽车尾气和工业排放的
为了解决这个问题，研究人员一直在寻找从大气中去除更多污染物的新方法，二氧化钛等光催化剂是一种很好的方法
当二氧化钛暴露在阳光下时，它会降解氮氧化物——这对人体健康非常有害——和表面存在的挥发性有机化合物，将它们氧化成惰性或无害的产品
现在，由意大利海德堡水泥集团的伊塔尔塞门提协调的致力于光催化涂层的石墨烯旗舰团队，开发了一种新的石墨烯-二氧化钛复合材料，其光降解性能明显优于裸二氧化钛
“我们响应旗舰公司的号召，决定将石墨烯与最常用的光催化剂二氧化钛结合起来，以增强光催化作用，”意大利文化馆的研究协调员马尔科·戈西斯评论道
“光催化是我们去污染环境的最强有力的方法之一，因为这个过程不会消耗光催化剂
这是一种由太阳光激活的反应，”他继续说道
通过在二氧化钛纳米粒子的存在下，仅用水和大气压力对石墨进行液相剥离——这一过程产生了石墨烯，他们创造了一种新的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料，可以涂覆在材料表面，被动地从空气中去除污染物
如果将涂层应用于街道上的混凝土或建筑物的墙壁上，无害的光降解产物可能会被雨水或风冲走，或者被人工清除
为了测量光降解效果，研究小组测试了新的光催化剂对氮氧化物的抑制作用，并记录了与标准二氧化钛相比，光催化降解氮氧化物的显著改善
他们还使用罗丹明B作为挥发性有机污染物的模型，因为它的分子结构与汽车、工业和农业排放的污染物非常相似
他们发现，在紫外线照射下的水中，石墨烯-二氧化钛复合物比二氧化钛单独降解的罗丹明B多40%
“石墨烯与二氧化钛的结合给我们带来了粉末形式的优异结果——它可以应用于不同的材料，其中混凝土是广泛使用的一个很好的例子，帮助我们实现更健康的环境
它是低维护和环保的，因为它只需要太阳能，不需要其他输入，”戈西斯说
但是在将其用于商业规模之前，还有一些挑战需要解决
需要更便宜的方法来大规模生产石墨烯
催化剂和主体材料之间的相互作用以及对光催化剂在室外环境中的长期稳定性的研究需要深化
超快瞬态吸收光谱测量揭示了从二氧化钛到石墨烯片的电子转移过程，降低了电荷复合率，提高了活性物种光生产的效率，这意味着更多的污染物分子可以被降解
石墨烯旗舰项目“功能性泡沫和涂层”的负责人冯新良解释道:“将水泥基质中的光催化应用于建筑，可以通过减少氮氧化物和实现表面的自清洁——即所谓的“烟雾吞噬”效应，对减少空气污染产生巨大影响
石墨烯有助于改善二氧化钛等催化剂的光催化性能，提高水泥的力学性能
在这份出版物中，石墨烯旗舰合作伙伴通过一步程序制备了石墨烯-二氧化钛复合材料，以拓宽和改善“烟雾吞噬”水泥的开创性发明
所制备的复合材料显示出增强的光催化活性，在模型研究中降解的污染物比原始二氧化钛多40%，用类似方法降解的氮氧化物多70%
此外，利用超快瞬态吸收光谱对这种改进的机理进行了简要研究
" 恩里科·博尔加雷洛是全球最大的水泥生产商之一——海德堡水泥集团旗下的意大利水泥公司的全球产品创新总监，他评论道:“将石墨烯整合到二氧化钛中，创造出一种新的纳米复合材料是成功的
纳米复合材料在光催化降解大气中的氮氧化物方面表现出很强的改善，增强了二氧化钛的作用
这是一个非常重要的结果，我们期待在不久的将来实施光催化纳米复合材料，以改善空气质量
" 将石墨烯引入混凝土的原因不止于此
意大利电信还在开发另一种产品——导电石墨烯混凝土复合材料，该产品于今年2月在移动世界大会上展出
当作为地板的一层时，当电流通过时，它会释放热量
戈亚斯评论道:“你可以不用水箱或锅炉的水来加热你的房间或人行道
这为未来智能城市的创新打开了大门——尤其是“自感知混凝土”，它可以检测混凝土结构中的应力或应变，并监控结构缺陷，如果结构完整性接近失效，则提供警告信号
安德里亚·C
石墨烯旗舰公司的科技官员、管理小组主席法拉利补充道:“越来越多的公司现在成为石墨烯旗舰公司的合作伙伴或联系成员，因为他们认识到新技术和改进技术的潜力
在这项工作中，意大利建筑材料领域的领导者Italcementi展示了石墨烯在降解环境污染物方面的明确应用
这不仅能带来商业利益，而且最重要的是，通过创造一个更清洁、更健康的环境来造福社会
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