本文要点：

通过基于气液的微流体方法快速制备具有3D多孔结构的石墨烯微球

成果简介

通过基于气液微流方法的3D打印喷墨喷嘴制备石墨烯微球。该方法实现了快速，可控的均匀石墨烯微球的制备，产率高达μLmin-1（约1Ld-1），比常规微流体方法的产率高2个数量级。通过调节气压，可以将石墨烯微球的直径灵活地控制在0.5至3.5mm之间。多孔石墨烯微球显示出出色的染料脱色性能。亚甲基蓝的最大吸附量为mg/g，是还原石墨烯中最高的吸附量。氧化物吸收剂。通过将海藻酸钠涂在石墨烯中作为固化剂，可将性能提高21％。吸附行为遵循Langmuir等温线和伪二级动力学模型。此外，石墨烯微球具有很好的选择性吸附能力，可以分离阳离子染料亚甲基蓝（MB）和阴离子染料甲基橙（MO）。

图文导读

图1.（a）微流控芯片的结构。（b）微球制造示意图。

图2.（a）液滴形成过程（u=μLmin–1；入口压力=0.MPa）。（b）直径和入口压力之间的关系。

图3.（a）GM的图像，（b）GM中的多孔结构的SEM图像，（c）GB的图像，以及（d）GB的多孔结构的SEM图像。

图4.GO/GM/GB的FTIR光谱。

图5.（a）MB和MO得最大吸附量。（b）MB和MO染料分离的紫外可见光谱。

图6.（a）动力学曲线。（b）一阶模型。（c）二阶模型。（d）MB在石墨烯微球上的颗粒内扩散模型。

图7.在mgL–1的20mLMB溶液中5mgGM的可回收性分析。

小结

通过基于气液的微流体方法快速制备具有3D多孔结构的石墨烯微球，并且可以通过气压轻松调节微球的直径。产量最高可达μLmin–1，远远超过了液法的产量（1-2μLmin–1），并且形态稳定且均匀。GM显示出极好的吸附性能。GM的MB的最大容量为mgg–1，这比采用传统水热法和VC还原的石墨烯（GB）的容量几乎高出21％。还发现MB在还原的石墨烯中表现出最高的吸附性能氧化物的吸附研究。另一方面，MO的容量为65mgg–1，比石墨烯低62％（GB）通过使用VC的传统水热法降低。选择性反映了阴离子染料MO和阳离子染料MB的不同吸附值。

详细地，增强对阳离子染料的GM吸附性能，同时抑制了对阴离子染料的吸附性能。这种现象可用于阴离子和阳离子染料的分离，这显示了一种废物分类处理的新方法。根据等温吸附研究，吸附过程遵循Langmuir等温吸附，这表明MB分子被均匀吸附并分布在单层中。GM的吸附动力学拟合拟二级模型，表明吸附过程受化学作用控制。根据扩散机理的研究，粒子内扩散不是唯一的速率控制步骤，还涉及边界层吸附等其他机制。

综上所述，本研究提供了新的批量生产解决方案。具有良好控制的微观结构和表面特性的大规模石墨烯功能材料，在诸如环境修复和选择性分离等应用中显示出卓越的性能。

文献：

RapidSynthesisofPorousGrapheneMicrospheresthroughaThree-DimensionallyPrintedInkjetNozzleforSelectivePollutantRemovalfromWater