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新過濾器的關鍵是一類叫做共價有機框架（COFs）的材料。這些結構是非常多孔的，使它們在很小的空間內擁有巨大的表面積，這意味著它們能有效地抓住大量的分子。被稱為金屬有機框架（MOFs）的相關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。

在這項新的研究中，研究人員專注于使用COFs來去除水中的有機染料。這些化學品是工業廢水的常見污染物，可能具有毒性和致癌性--更不用說難以去除。

該團隊調整了COFs，使其有選擇地抓住有機染料分子。這涉及到使孔的形狀和大小合適--在0.8和1.6納米之間--并使其表面帶負電，以吸引帶正電的染料分子。

但是還有一個障礙需要克服。當這種材料以粉狀形式使用時，外緣的孔隙首先被分子填滿，而中間的孔隙則是空的，基本上沒有用處。因此，該團隊開發了一種方法，通過在石墨烯薄片上種植COFs來分散它。

最終的結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染料分子的最大容量。石墨烯本身具有相當大的孔隙，允許水快速流過，同時COFs發揮其作用。

研究人員表示：“因此，石墨烯網絡的大孔與超薄的COFs層及其大量的吸附點相結合，能夠實現特別快速和高效的廢水處理。”

研究小組表示，這項技術應該也是相當便宜的。不需要使用太多的石墨烯，而且COFs可以被清理出來并重新使用。

該研究發表在《Angewandte Chemie》雜志上。