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碳基納米材料（如碳納米管、石墨烯等）一直在環(huán)保領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，碳納米管從1991年被發(fā)現(xiàn)以來就備受關(guān)注。石墨烯作為后起之秀，近幾年也得到了廣泛的研究。目前，在制備碳納米管和石墨烯時(shí)常會引入Ni-Fe，因此使用碳納米管或石墨烯時(shí)需要用化學(xué)法去除其表面的雜質(zhì)才可以得到吸附性能較好的碳材料。等離子體對碳材料的處理根據(jù)等離子體能量的不同和等離子體氣氛的不同對碳材料及其表面的基團(tuán)都會有不同的影響。按照等離子體能量的不同，可以分為等離子體對碳材料表面基團(tuán)的去除和對碳材料本身結(jié)構(gòu)的改變。按照使用氣氛的不同，可以分為對碳納米材料表面基團(tuán)的還原和在碳納米材料表面接枝新的基團(tuán)。

還原碳基納米材料表面基團(tuán)

等離子體技術(shù)對碳基納米材料表面基團(tuán)的清除作用可以理解為等離子體中的離子通過布朗運(yùn)動接近碳材料表面基團(tuán)，并與基團(tuán)形成新的化合物，或直接通過熱運(yùn)動破壞基團(tuán)與碳基納米材料間的結(jié)合，從而達(dá)到剝離表面基團(tuán)的作用。一般使用的等離子體能量高于碳材料表面官能團(tuán)的結(jié)合能，低于碳原子間的結(jié)合能。等離子體氣氛則選擇還原性較強(qiáng)的氣體。

例如使用N2等離子體直接作用于多壁碳納米管表面，有效地去除了碳納米管表面的含氧官能團(tuán)（-OH）及其他雜質(zhì)，增加了碳納米管的吸附性能，使其可以輕易地吸附丙烯酰胺和二甲基丙烯酰胺。

在碳材料表面接枝功能性基團(tuán)

不同氣氛下的等離子體對材料的作用不一樣，惰性氣體由于自身較穩(wěn)定，因此在清除碳材料表面的同時(shí)其會以化合物或氣體的形式離開碳原子表面。如果將等離子體氣氛換為O2或NH3等較為活躍的氣體，則可以在碳材料表面接枝一些官能團(tuán)，從而改變材料的屬性。

輔助制備石墨烯

增加等離子體功率等同于增加了等離子體熱運(yùn)動的能量以及離化程度，高能等離子體往往比同等溫度下的一般氣體具有更強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。其原理為：除了熱運(yùn)動帶來的高能量外，離子本身的離化也具有輔助打斷分子或離子鍵能的作用。

等離子體技術(shù)制備的碳基納米材料的應(yīng)用

通過等離子體對碳材料表面的簡單修飾，使得本身吸附性能與導(dǎo)電性能就非常出色的碳材料擁有了更為廣泛的應(yīng)用，特別是在環(huán)境處理領(lǐng)域和新能源電池領(lǐng)域的應(yīng)用。

用于處理污水

碳納米材料是一類比表面積較大、吸附性較強(qiáng)的材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有毒氣體的吸附清除中，但是水溶性較差的特性制約了碳納米材料對廢水的處理。通過等離子體處理的碳納米材料，可以有效增加碳材料的水溶性，使不溶于水的碳材料可以有效吸附水中的有害物質(zhì)；還可以在等離子體處理的碳納米材料上接枝特殊官能團(tuán)，制備功能材料來吸附特定污染物，這對稀有資源的回收再利用有著非常積極的意義。

碳基納米材料吸附有機(jī)污染物

通過等離子體技術(shù)處理的碳材料可以很好地吸附廢水中的有機(jī)污染物。

用于其他領(lǐng)域

碳材料除了具有較好的吸附能力外，其他方面的能力也相當(dāng)出眾。經(jīng)過等離子體處理后的碳材料的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性能、磁化性能都明顯提升。采用這種高性能材料制得的電子元件，對環(huán)境的監(jiān)控、新能源的開發(fā)都有不可估量的作用。

采用等離子體技術(shù)制備碳材料因具有操作簡單、合成方便、處理充分等優(yōu)點(diǎn)，得到了碳基納米復(fù)合材料研究者的廣泛關(guān)注。合成出的納米材料具有高吸附特性，在污水處理領(lǐng)域得到了廣泛研究。