本文，東北大學高波教授團隊在《Langmuir》期刊發表名為“Graphene Aerogel Derived from Luffa Sponge Biochar for Efficient Dye Removal from Wastewater”的論文，研究首次報道了從絲瓜珞生物炭（LSBC）合成的三維石墨烯氣凝膠復合吸附劑（LGA），用于高效去除水溶液中的亞甲藍（MB）。該合成過程包括一個有效的堿活化熱解過程，隨后進行一步法溶劑熱靜電共組裝。LSBC作為增強劑和橋接劑，有效防止石墨烯納米片聚集，并促進三維分級多孔網絡的形成。因此，LSBC為LGA賦予了多種優良性能，包括超親水性（水接觸角為8.0°）及豐富的含氧官能團。顯微鏡和表面分析表明，LGA具有豐富的孔結構，比表面積達237 m²/g，是GA的七倍以上，顯著提升了其染料吸附性能。

系統研究了pH值（4.0–8.0）、初始染料濃度（25–250 mg/L）、吸附劑用量（0.1–0.6 g/L）、溫度（25–45 °C）及接觸時間（15–420 min）對吸附效率的影響。結果表明，吸附過程符合Langmuir吸附等溫線和偽二級動力學模型。MB的去除機制主要由π–π相互作用、氫鍵、靜電吸引和孔隙填充共同作用，在pH 6.0時達到最大吸附容量1108.5 mg/g，優于大多數已報道的生物質基石墨烯吸附劑。此外，LGA展現出優異的穩定性和可重復使用性，在12次連續吸附-脫附循環后仍能保持>90%的初始吸附容量。這種低成本、高性能吸附劑為染料污染廢水處理提供了有效且可持續的解決方案，同時證明了農業廢棄物的高度價值利用。

圖1.用于制備LGA的過程。

圖2.（a） XRD 圖譜，（b） 拉曼光譜，以及 （c） 各種樣品的 FTIR 光譜。

圖3.（a、b）SEM 和 （c） GO 的 AFM 圖像。

圖4.N2（a） 的 GA 和 （b） LGA 氣凝膠的吸附和解吸等溫線和孔徑分布（插圖）。

圖5、（a） GA 和 （b） LGA 的 Wca。

圖6.MB 染料在 （a） 25 °C、（b） 35 °C 和 （c） 45 °C （c） 下吸附等溫線到 LGA 上。

圖7.描述 MB 染料吸附到 LGA 上的主要機制。

文獻：

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c01943