天然沸石已經(jīng)被研究了兩個(gè)半世紀(jì)，是一種成熟的技術(shù)，用于多種工藝和行業(yè)，從建筑材料和洗滌劑助劑到催化劑和分離劑。作為Zeolite研究活躍的證據(jù)，除了已鑒定的50種天然沸石外，還有150多種合成沸石已被制備和表征；雖然沸石的環(huán)境應(yīng)用與其催化性能的應(yīng)用相比較小，但在放射性廢物、水處理和廢水處理方面已經(jīng)進(jìn)行了一些研究和實(shí)施。

沸石是天然存在的結(jié)晶鋁硅酸鹽，在成分上與粘土礦物相似，但不同之處在于其明確的三維納米和微孔結(jié)構(gòu)。鋁、硅和氧以[SiO?4?]?-和[AlO?4?]?-的規(guī)則結(jié)構(gòu)排列四面體單元形成一個(gè)框架，其中有直徑約0.1-2納米的小孔（也稱為隧道、通道或空腔）貫穿材料。通常，它們的骨架中含有硅、鋁和氧，而它們的孔中含有陽離子、水和/或其他分子。此外，沸石是經(jīng)濟(jì)上有吸引力的材料，成本低（每公斤0.03-0.12美元），地理分布廣泛，礦床規(guī)模大。

沸石表面的官能化以由官能團(tuán)決定的方式改變材料，可以改變的特性包括表面電荷、疏水性、分子結(jié)合和反應(yīng)性。功能化可用于利用已知的相互作用。一些例子是胺與銅的結(jié)合，硫與鉛或金的結(jié)合以及帶正電的表面和帶負(fù)電的陰離子之間或長鏈n之間的靜電相互作用-烷基硅烷和疏水性有機(jī)污染物。利用官能團(tuán)的不同性質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，可以通過雙官能化——將兩種不同的官能團(tuán)放在沸石上的兩個(gè)不同位置，或用沸石制作更大的結(jié)構(gòu)并官能化各種方法來局部和控制反應(yīng)部分。

此外，沸石和其他吸附劑已用于去除陽離子，如重金屬，具有不同的機(jī)制。生物吸附劑是一種通用技術(shù)，具有多種功能位點(diǎn)，可作為混合技術(shù)和固定化技術(shù)應(yīng)用。例如，來自生物滴濾器的干燥生物膜已被用于去除合成廢水中的重金屬。通過活性陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和表面結(jié)合進(jìn)行的細(xì)胞內(nèi)攝取和儲存是可能的機(jī)制。生物炭也被用于去除水中的重金屬。表面活性劑改性的生物炭可以同時(shí)去除水中的重金屬和表面活性劑并且也已經(jīng)在堆肥和土壤修復(fù)用。木質(zhì)纖維素材料已經(jīng)通過組合涉及表面螯合和離子交換的化學(xué)工藝的吸附機(jī)理用于除去重金屬從水。

在天然沸石的情況下，陽離子對天然沸石的吸附機(jī)制是吸附功能，并且它也具有離子交換性質(zhì)可以通過不同的方法增強(qiáng)。我們選擇氧化石墨烯(GO)來增強(qiáng)沸石的物理特性，例如表面積和孔隙率GO共價(jià)裝飾有含氧官能團(tuán)-無論是在基面還是在邊緣-因此它包含sp?2?-和sp?3-雜化碳原子。由于氧官能團(tuán)的存在，GO可以很容易地分散在有機(jī)溶劑、水和不同的基質(zhì)中。

當(dāng)前研究的目的是開發(fā)和評估在天然沸石顆粒上加載氧化石墨烯的多種方法，表征這些材料的特性并選擇最有前途的方法進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。該技術(shù)的預(yù)期好處是能夠使用天然材料作為基材，從而能夠大規(guī)模使用，同時(shí)獲得穩(wěn)定的顆粒，具有高吸附能力和熱穩(wěn)定性以及具有競爭力的吸附性能。在物理、化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域，人們對石墨烯和沸石有著濃厚的興趣。