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海綿包上石墨烯能快速吸附水面高粘度原油

    科技日報訊（記者 吳長(cháng)鋒）中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗室、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院俞書(shū)宏教授課題組首次將焦耳熱效應引入到多孔疏水親油吸油材料中，設計并研制出可快速降低水面上原油粘度的石墨烯功能化海綿組裝體材料和連續收集環(huán)境中泄漏的原油的收集裝置，大幅提高了吸油材料對高粘度浮油的吸附速度，顯著(zhù)降低了浮油清理時(shí)間。該成果4月3日在線(xiàn)發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》雜志上。

    海上原油泄漏不僅給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)災難性的破壞，還會(huì )造成巨大的經(jīng)濟損失。原油泄漏所產(chǎn)生的水面浮油具有面積大、油層薄、粘度大等特點(diǎn)，難以采用傳統的技術(shù)和材料來(lái)有效的處理。

    俞書(shū)宏團隊自2012年以來(lái)，持續開(kāi)展了高性能碳基組裝體吸油材料的設計與制備方法研究。課題組首次將石墨烯的焦耳熱效應和石墨烯的疏水親油特性集成到多孔吸油材料上，設計出具有原位加熱和油水分離功能的石墨烯功能化海綿，在保持較高油水分離效率的情況下，大幅提高了多孔疏水親油材料對高粘度浮油的吸附速度。他們首先采用離心輔助浸漬涂覆技術(shù)，在商業(yè)海綿表面，均勻的包裹上石墨烯涂層，得到的經(jīng)石墨烯修飾后的海綿不僅導電，還具有疏水親油特性。研究發(fā)現，在這種經(jīng)石墨烯功能化后的海綿上施加電壓后，產(chǎn)生的焦耳熱會(huì )迅速增加與其接觸的原油溫度，有效降低了與之接觸的原油的粘度，從而提高原油在石墨烯功能化海綿內部的擴散系數，最終使得經(jīng)石墨烯功能化海綿能夠快速吸附水面上高粘度原油。

    俞書(shū)宏教授表示，這項研究開(kāi)創(chuàng )了浮油吸附材料設計的新路徑，解決了以往多孔疏水親油材料對高粘度浮油吸附速度慢的難題，提出的界面加熱降低原油粘度的原創(chuàng )技術(shù)在石油化工業(yè)中的油水分離領(lǐng)域也有著(zhù)廣泛的應用前景。該研究提出的可加熱經(jīng)石墨烯功能化后的海綿組裝體材料，經(jīng)優(yōu)化材料和結構可進(jìn)一步降低材料成本和電能消耗，有望應對海上原油泄漏事故處置。