2D-Nanostrukturen zur Wasserreinigung: Graphen und darüber hinaus

Aufgrund ihrer atomar dünnen Struktur, der großen Oberfläche und der mechanischen Festigkeit gelten 2D-nanoporig Materialien als geeignete Alternativen zu bestehenden Membranmaterialien für die Entsalzung und Wasserreinigung. Jüngste Fortschritte in der Entwicklung von nanoporösen graphenbasierten Materialien haben enormes Potential für Wasserreinigungstechnologien geschaffen. Die Fortschritte in der Entwicklung von nanoporösen Graphen- und Graphenoxid (GO)-Membranen, der Mechanismus der molekularen Siebeigenschaft von Graphen, das strukturelle Design, die hydrophile Natur, die mechanische Festigkeit und die Antifouling-Eigenschaften sowie die wichtigsten Herausforderungen bei der Erzeugung von Nanoporen werden im Detail diskutiert. Anschließend werden die jüngsten Anwendungen und die Leistung neu entwickelter 2D-Materialien wie 2D-Bornitrid (BN)-Nanoschichten, Graphyn, Molybdändisulfid (MoS2), Wolfram-Chalkogenide (WS2) und Titankarbid (Ti3C2Tx) hervorgehoben. Darüber hinaus werden die Herausforderungen, die 2D-Nanostrukturen für die Wasserreinigung betreffen, hervorgehoben und ihre Anwendungen in der Wasserreinigungsindustrie diskutiert. Obwohl bisher nur wenige 2D-Materialien für Anwendungen in der Wasseraufbereitung untersucht wurden, hat dieses aufkommende Forschungsfeld das Potenzial, in naher Zukunft große Aufmerksamkeit zu erlangen.