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回收石油利器：可反復使用、機械性能優(yōu)秀的石墨烯基氣凝膠

日期：2022-03-23 瀏覽次數(shù)：次

氣凝膠是一種結(jié)構(gòu)可控的納米多孔輕質(zhì)材料，具有納米結(jié)構(gòu)、高比表面積、高孔隙率等特點，在熱學、聲學、光學、電學等方面具有特殊的性能。尤其在石油的勘探、開采、運輸和加工過程中，氣凝膠的性能使得它可以作為一種優(yōu)良的吸收劑去有效和選擇性地吸收那些由于事故或技術(shù)原因而泄漏的石油，避免嚴重的環(huán)境后果發(fā)生。

氣凝膠

但氣凝膠有個巨大缺陷的就是機械性能很差，最早被研發(fā)出來同時也是最常見的硅系氣凝膠甚至可以說是一捏即碎。因此氣凝膠在吸油等應用中的實際性能常常遭到質(zhì)疑，它的機械強度、吸油能力和可回收性真的可以支撐它完成這類型工作嗎？

新型氣凝膠問世

為了解決這系列問題，真正發(fā)揮出氣凝膠在該領域的價值，有科學家開始嘗試使用不同的材料去制備氣凝膠，以提高它的機械性能和吸收性能。最近發(fā)表在開放獲取期刊Polymers上的一篇文章中，就有研究人員報告了一種由可重復使用、仿生和疏水的石墨烯/聚乙烯醇/纖維素納米纖維氣凝膠制成的除油吸收劑的開發(fā)。

其中，纖維素本身是一種低成本制備氣凝膠的天然材料，但它的機械性能欠佳，因此許多功能性納米材料，如聚酰亞胺和聚乙烯醇（PVA），就會作增強材料與納米纖維素一起使用。其增強原理是具有長聚合物鏈的PVA有助于產(chǎn)生氫與納米纖維素的高密度鍵合，這樣就能通過產(chǎn)生強接觸來提高氣凝膠的機械性能。至于石墨烯，使用它制成的氣凝膠可以在數(shù)千次被壓縮至原體積的20%之后迅速復原，而且吸油能力極強。

回收石油利器：可反復使用、機械性能優(yōu)秀的石墨烯基氣凝膠

在本研究中，作者通過雙向冷凍、冷凍干燥和化學氣相沉積(CVD)三步法制備了具有優(yōu)異力學性能和結(jié)構(gòu)類似于再力花莖（一種水生植物）的可重復利用性高的石墨烯氧化物(GO)/TEMPO氧化纖維素納米纖維(TOCN)/聚乙烯醇(PVA)氣凝膠。再通過化學氣相沉積改性，將長碳鏈接枝到GTPA 表面，形成具備疏水性的氣凝膠。

使用效果

由于這三種組分的協(xié)同作用和獨特的仿生結(jié)構(gòu)，這種新型氣凝膠對于多種有機溶劑具有較高的吸附能力，同時還突出的可壓縮性，可采用簡單的機械擠壓方法可以快速、有效地回收90%以上吸收的油脂，并且具有良好的可重復使用的穩(wěn)定性。

回收石油利器：可反復使用、機械性能優(yōu)秀的石墨烯基氣凝膠