暨南大学《Langmuir》：基于竹子、废纸和还原氧化石墨烯气凝胶，用于油水分离

1成果简介 

近年来，工业废油排放量增加，海上漏油事件频发，水污染已成为备受关注的世界性问题。对此，迫切需要一种吸油性能高、力学性能好的吸油材料。本文，暨南大学黄浪欢团队在《Langmuir》期刊发表名为“Bio-Based Aerogel Based on Bamboo, Waste Paper, and Reduced Graphene Oxide for Oil/Water Separation”的论文，研究报道了一种以天然竹粉、废纸（WP）和氧化石墨烯（GO）为原料的具有三维层状空隙的新型气凝胶。得到的气凝胶具有高吸附能力（87-121 g/g）、可压缩性和高弹性，可以将油水分离并选择性吸油。该研究不仅为农业废弃物处理提供了一种新的处理方法，而且为合成高性能石墨烯基吸油剂提供了一种简便、绿色、低成本的方法。

2图文导读  

图1. 废纸/竹粉/还原氧化石墨烯（WBGA）气凝胶合成过程示意图。

图2. (a) GO、(b) GA、(c) BGA、(d) 10%-WBGA、(e/f) 20%-WBGA和30%-WBGA的SEM图像。

图3. (a) GA (b) BGA, 和 (c) 20%-WBGA 的水接触角；(d) 气凝胶在外力作用下浸入水中的数码照片；(e) 水滴在气凝胶上的数码照片；(f) 浮在水面上的气凝胶的数码照片

图4. (a) 20%-WBGA在不同压缩应变 (10-40%) 下和 (b) 20%-WBGA在应变为 50%下10个循环的应力-应变曲线。

图5. (a) 10%-WBGA、20%-WBGA 和 30%-WBGA 的吸附容量。(b) 用于各种油和有机试剂的 BGA 和 20%-WBGA。

图6. 20%-WBGA气凝胶对四种不同油类（豆油、泵油、发动机油和矿物油）的循环吸附曲线。

3小结 

　　本文，合成了一种具有令人满意的连续水-油选择性和优异的可回收性的疏水轻质 WBGA，通过简便的冷冻干燥和热解技术将废纸转化为有用的材料。由于在反应过程中成功引入了柔性废纸纤维，所制备的气凝胶对各种油和有机试剂表现出超疏水性和优异的吸附能力。WBGA在溢油处理应用中具有成为绿色高效吸附剂的潜力。同时，这是一种很有前途的废办公纸回收方法

文献：

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.1c02821

信息来源：公众号【材料分析与应用】

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。