天然沸石已經(jīng)被研究了兩個半世紀(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。