插圖為石墨烯氧化物微型機器人(簡稱GOx-microbots)自行吸收廢水中的鉛

    一項新的研究表明,成千上萬比人類頭發(fā)寬度還小的微型機器人,可以吸收、去除工業(yè)廢水中的有毒重金屬.研究人員表示這種微型機器人能夠每小時去除污水中95%的鉛,并且多次循環(huán)使用,這或許可以成為一種更經(jīng)濟有效去除重金屬的方法.

    當(dāng)今社會中電池和電子產(chǎn)品的制造,以及采礦和電鍍這類工業(yè)活動導(dǎo)致了水資源的重金屬污染.這些重金屬主要包括鉛、砷、汞、鎘、鉻,它們對生物體和環(huán)境構(gòu)成了極大地安全隱患.在不產(chǎn)生額外的污染的前提下,鎖定并去除污染物,這將會是對生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)極為有利的研究方向,近期Diana Vilela 等研究人員在《Nano Letters》發(fā)表了一篇有關(guān)微型機器人除鉛的論文.

    在論文中,研究人員特別關(guān)注一種能從廢水吸除鉛的具有三功能層的管狀微型機器人.這種微型機器人的結(jié)構(gòu)主要有:外層是石墨烯氧化層,可以直接吸附水中的鉛.中間層是鎳,為了使微型機器人呈現(xiàn)鐵磁性,從而在工作時通過外部磁場調(diào)控他們的運動方向.內(nèi)層是鉑,為微型機器人在水中自我驅(qū)動提供動力.當(dāng)把過氧化氫添加到廢水中時,鉑將過氧化氫分解為水和氧氣的微氣泡,并從微型機器人后側(cè)將微氣泡噴出,以此推動自身前進.

    當(dāng)微型機器人吸附完鉛之后,用磁場引導(dǎo)他們離開污水并聚集在一起.然后將微型機器人放在酸性溶液中使他們與鉛離子分離.分離得到的鉛留待日后回收,循環(huán)利用.與鉛離子分離后的微型機器人還可以再次利用.

    研究人員表示,未來還可以嘗試使用微型機器人來處理其他污染物,并朝著降低制造成本與大批量生產(chǎn)的方向前進.機器人自我運動能力與功能層的組合也為類似的設(shè)計提供了很好的思路,例如藥物輸送以及傳感領(lǐng)域的應(yīng)用.

    acs.nanolett

    圖1:GOx-microbots進行鉛凈化與回收的方案.(A)圖表示凈化污水的GOx-microbots是由電沉積的納米層的石墨烯氧化物(氣態(tài)氧)外層,Pt /鎳層,鎳磁中層,Pt催化內(nèi)層組成.鉛離子的凈化策略可以由兩種不同的技術(shù): GOx-microbots在過氧化氫中的自航或在外部旋轉(zhuǎn)磁場中的引航.(B)圖表示GOx-microbots在酸性介質(zhì)中與鉛離子分離.

    該研究成果近期發(fā)表在Nano Letters

    論文鏈接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b00768

責(zé)任編輯：周婭

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