正在开发石墨烯和氧化石墨烯的三维宏观结构（3DM），用于快速有效地去除水和空气中的污染物。石墨烯基纳米片的大比表面积、多种表面化学和卓越的机械性能使得能够形成坚固且高性能的3DM，例如海绵、膜、珠子和纤维。然而，关于基于石墨烯3DM的材料性质与其环境性能之间的关系知之甚少。在本综述中，我们总结了基于石墨烯3DM在去除水和空气中污染物方面的自组装和环境应用。我们还开发了3DM的材料特性与其环境性能之间的关键联系，并确定了影响其污染物去除能力的关键参数。

Figure 1. 将基于2D石墨烯的纳米片自组装成3DM。




Figure 2. 3DM用于从水中去除污染物：a，研究3DM以去除各种污染物；b，文献数据分析表明，GO 3DMs对碳氢化合物的去除能力高于金属和染料；c，将GO海绵的MB吸附容量与其他类型的碳基3DM进行比较；d，与c类似，将GO海绵的重金属吸附能力与其他类型的碳基3DM进行比较。


Figure 3. 基于石墨烯的3DMs，具有潜在的海水淡化应用。


Figure 4. 3DM用于空气处理和抗菌应用：a，可以调整3DM的几个属性以增强其CO₂捕获性能；b，基于石墨烯的纳米片通过物理和化学机制具有抗微生物特性。


Figure 5. 设计3DM的毛孔：a，在分层多孔海绵中，大孔通过较小的孔连接在一起；b，使用CVD技术形成的石墨烯海绵；c，在GO海绵上生长CNT；d，用GO分散剂浸涂聚合物海绵；e，使用单向冷冻技术形成具有对齐多孔结构的海绵。
       相关研究成果于2019年由麦吉尔大学Nathalie Tufenkji课题组，发表在Nature Nanotechnology（https://doi.org/10.1038/s41565-018-0325-6）上。原文：Environmental performance of graphene-based 3D macrostructures。