项目简介

石墨烯由于具有独特的超薄二维结构及优越的物理化学性质，迅速成为了凝聚态物理、材料学、化学等研究领域的“宠儿”。世界各国均高度重视开展石墨烯基础与应用研究，并积极发展相关产业。数据显示，美国作为科技强国，对石墨烯的研究投入较早，仅在2008—2014年总投入额已超过5000万美元；新加坡已投入超过1.5亿美元进行石墨烯研究；日本以绿色低碳为目标大力支持石墨烯批量制备技术研究；韩国计划投入3.5亿美元开展石墨烯研究，并制定出详细的商业发展路线图；欧盟早在2013年就启动了“石墨烯旗舰研究项目”，计划十年内投入十亿欧元开展石墨烯的研发、产业化以及应用探索，以期实现石墨烯在复合材料、电子产品、储能及健康领域的远景应用。“中国制造2025”国家战略出台后，石墨烯扶持力度加码，国家、地方政府、产业联盟通过多种手段支持石墨烯产业发展。中国制造2025石墨烯产业技术路线图，明确了产业化发展重点、方向和路径，重点突破大规模、低成本、高质量、品质均一可控和多尺度为特征的石墨烯制备技术，重点开发针对特定场合的多形态和特性石墨烯材料的制备和结构调控技术。

榆林地区由于煤炭资源丰富，兰炭作为一种高附加值的碳素材料，到2018年榆林兰炭产值已超100亿元，但是在兰炭制备过程中产生大量废水，兰炭废水是一种典型的高污染、高毒性工业废水，其中的污染物复杂，主要分为酚类、苯系类、多环芳烃、杂环化合物等。酚类所占比例最大，达到73.1%，多环芳烃为 24.0%，苯系物为 2.4%6-7，杂环化合物所占比例为 0.4%。所以兰炭废水属于典型的高浓度含酚废水，而酚类作为一种重要的化工原料，具有较高的回收价值，因此，对兰炭废水中的酚类污染物进行回收，既可以降低废水中污染物浓度，又能够降低部分废水处理成本。石墨烯具有巨大的比表面积，同时易与含苯环的化合物形成π-π，所以石墨烯不仅可以很好吸附水中的酚类、苯系类、多环芳烃、杂环化合物，还可以起到过滤作用，也可以应用于催化剂，催化水中污染物的降解，因此是良好的兰炭水处理材料。因此，深入研究煤基石墨烯在兰炭废水处理中的应用，对于榆林地区具有重要的现实意义。

本技术立足于石墨烯复合材料的优异性能，致力于缓解能源开发和煤化工产业发展过程中带来的环境污染问题，着重研究低变质煤在中低温干馏、煤气净化等煤转化工业中产生的半焦废水处理问题。通过利用石墨烯组成单元碳六元环与苯环、杂环类有机污染物之间的π-π堆积作用促进有机污染物在石墨烯上的吸附，进而提高其催化效率和吸附效率这一原理，设计开发一系列石墨烯复合材料（包括石墨烯/四氧化三铁复合材料、石墨烯/二氧化硅复合材料、多孔石墨烯复合材料、氟化石墨烯复合材料等），并对半焦废水中的酚类、杂环类等有机污染物方面的催化和吸附处理展开研究。通过本项目的实施不仅为新型催化剂的构筑研究提供新的思路，还为煤炭加工过程的绿色化、清洁化具有现实意义，对于促进能源与环境和谐发展具有重要的示范作用。

成果应用

该项目适用于兰碳废水加工转化企业，实现兰碳废水的处理，处理量可大可小，比较灵活。

合作方式

1.直接以产品销售的方式，将本项目的成果产品出售。

2.以融资方式吸取社会投资并确定股权比例，校企共同研发，成果和收益共享。

负责人：白瑞15291248836