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新過(guò)濾器的關(guān)鍵是一類叫做共價(jià)有機(jī)框架（COFs）的材料。這些結(jié)構(gòu)是非常多孔的，使它們?cè)诤苄〉目臻g內(nèi)擁有巨大的表面積，這意味著它們能有效地抓住大量的分子。被稱為金屬有機(jī)框架（MOFs）的相關(guān)材料正被研究用于碳捕獲、海水淡化或從稀薄的空氣中提取飲用水，而COFs可能具有一系列類似的功能。

在這項(xiàng)新的研究中，研究人員專注于使用COFs來(lái)去除水中的有機(jī)染料。這些化學(xué)品是工業(yè)廢水的常見(jiàn)污染物，可能具有毒性和致癌性--更不用說(shuō)難以去除。

該團(tuán)隊(duì)調(diào)整了COFs，使其有選擇地抓住有機(jī)染料分子。這涉及到使孔的形狀和大小合適--在0.8和1.6納米之間--并使其表面帶負(fù)電，以吸引帶正電的染料分子。

但是還有一個(gè)障礙需要克服。當(dāng)這種材料以粉狀形式使用時(shí)，外緣的孔隙首先被分子填滿，而中間的孔隙則是空的，基本上沒(méi)有用處。因此，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種方法，通過(guò)在石墨烯薄片上種植COFs來(lái)分散它。

最終的結(jié)果是在石墨烯的單原子層上形成了兩納米厚的COFs層，這增加了該材料容納有機(jī)染料分子的最大容量。石墨烯本身具有相當(dāng)大的孔隙，允許水快速流過(guò)，同時(shí)COFs發(fā)揮其作用。

研究人員表示：“因此，石墨烯網(wǎng)絡(luò)的大孔與超薄的COFs層及其大量的吸附點(diǎn)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)特別快速和高效的廢水處理。”

研究小組表示，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該也是相當(dāng)便宜的。不需要使用太多的石墨烯，而且COFs可以被清理出來(lái)并重新使用。

該研究發(fā)表在《Angewandte Chemie》雜志上。