南林《Carbon》：高强度和超轻木质素介导的耐火石墨烯气凝胶，用于反复油/水分离

海上溢油事故造成了严重的环境问题，使得清油材料受到广泛关注。本文，南京林业大学YiyingYue等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“High strength and ultralight lignin-mediated fire-resistant aerogel for repeated oil/water separation”的论文，研究提出木质素是生物质利用中一种关键的成分，被用于介导石墨烯气凝胶的制备，用于油/水分离和通过燃烧快速再生。所得气凝胶具有超轻重量（14.22 mg/cm3)、高孔隙率(99.01%)、良好的机械性能(1.361±0.04 MPa)、超疏水性(水接触角=154.9°)、优异的油水分离性能(对氯仿的吸附能力=102 g/g)，以及通过直接点火在1分钟内快速再生。此外，所获得的气凝胶不仅在恶劣环境（强酸、强碱、高盐度和高温）下保持较高的吸油率，并通过泵送促进油水的连续分离，而且保留了约90%的初始气凝胶。至少20个燃烧循环后的吸收能力。因此，基于这些非凡的特性，所获得的气凝胶在处理海上溢油方面表现出巨大的潜力。

图1、甲基三甲氧基硅烷（MTMS）木质素/氧化石墨烯气凝胶（MLGA）制备流程图

图 2、(a) GO、碱性木质素和胺化木质素的 FTIR 光谱；(b) GA、LGA、MLGA 和 rMLGA，(c) MLGA 气凝胶的形成机制示意图

图3、制备的气凝胶的 SEM 图像

图4、制备的气凝胶的热稳定性和压缩性能

图5、GA的两亲性和LGA、MLGA和rMLGA的疏水性

图6、MLGA的吸收能力和可回收性

图7、在运行的泵下连续分离油/水混合物

　　本文制备了一种环保且可重复使用的木质素介导的rGO气凝胶，用于油类清洁。所报道的气凝胶具有超轻、高强度、疏水性和耐火性等特点，在溢油清除方面具有很大的应用潜力。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.03.015

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。