在经济飞速发展的同时也为我们的生活带来很多困扰，如应用个行业的合成染料对水体造成严重的污染。这些染料有毒，大部分通过物理吸附的方式从水中除去的效果不佳，导致这种物质在环境中长期存在，最终的是它还很难被大自然降解。常规的吸附方式采用碳基材料进行吸附，由于对染料吸附过的吸附剂无法得到很好的安全处理导致无法重复使用，造成资源的浪费。后期，虽然有很多科学家将聚合物作为吸附剂进行研究，但其水溶性和稳定性较差，无法达到预期的目的。
近期，台湾国立成功大学的 Wei-Hsin Chen 教授参与的国际研究团队共同开发了一种用于除去废水染料的新型环保且可重复使用的纳米复合材料。该研究所制备的气凝胶具有吸附250分钟后亚甲基蓝的吸附容量为 138 mg/g，据数据统计，在亚甲基蓝吸附容量研究文献中，这是报道研究的最高之一。即使在使用9次循环使用，新水凝胶依旧保留近 90%的吸附能力。
陈教授介绍，羧甲基纤维素 (CMC)是一种从天然纤维素中提取的廉价的纤维素衍生物，这种材料具有很好的生物相容性，其生产和环保方面具有很高的优势，但是其热稳定性和机械性能稍差。我们将CMC与聚丙烯酸 (PAA)成功结合从而改进CMC的性质，再与氧化石墨烯结合，同对水凝胶多次洗涤和冷冻干燥循环就制备出可以处理废水中污染物的高效吸附剂。
经过冷冻干燥处理的气凝胶具有多孔网状结构，其内部有很多具有超高吸附能力的气穴。研究小组为了研究该材料的吸附机理，对材料的内部进行表征，结果发现，通过添加氧化石墨烯提高纳米复合水凝胶的比表面积和热稳定性，而且加入不同的氧化石墨烯的效果也有所不同，气凝胶的内部产生大小不同的孔隙，这个孔径大小竟然与氧化石墨烯的浓度成反比。
为了进一步了解该复合水凝胶高吸附能力的机制，陈教授团队密度泛函理论 (DFT)进行模拟。模拟结果显示，亚甲基蓝、CMC、PAA三者与氧化石墨烯中，亚甲基蓝的结合能力最强，且是通过π电子键、氢键和静电相互作用下实现。
陈教授表示：“我们研究制备的吸附剂具有环保和经济效益，其在除去废水中阳离子染料方面有较高的使用价值。
这项研究制备的纳米复合水凝胶为后续研究绿色环保且重复利用的吸附材料提供了研究思路，共同为去除废水中的合成染料，改善环境和人类健康做贡献。
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