石墨烯海綿可快速吸附高黏度浮油

水濺到桌上，可以拿海綿吸，如果石油泄漏到海洋里呢？中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授俞書宏團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種具有原位加熱和油水分離功能的石墨烯海綿，可快速吸附高黏度浮油。3日出版的《自然—納米技術(shù)》雜志以封面文章對這一成果進(jìn)行了報(bào)道。

論文第一作者葛進(jìn)博士表示，因具有成本低、吸附效率高、操作簡單、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢，近年來多孔疏水親油材料成為業(yè)界研究熱點(diǎn)。然而，此前該材料僅對低黏度油品具有較高的吸附效率。海上石油泄漏時(shí)，短短幾小時(shí)內(nèi)，石油黏度就會增加上百倍，該材料難以快速吸附浮油。

為此，該團(tuán)隊(duì)采用離心輔助浸漬涂覆技術(shù)，在商業(yè)海綿表面，均勻地包裹上石墨烯涂層，得到的石墨烯海綿不僅導(dǎo)電，還具有疏水親油特性。他們研究發(fā)現(xiàn)，在石墨烯海綿上施加電壓后，產(chǎn)生的焦耳熱會迅速降低石油的黏度，從而提高石油在石墨烯海綿內(nèi)部的擴(kuò)散系數(shù)，大大提高石墨烯海綿對高黏度石油的吸附速度。

為提高電能的利用率，他們將加熱區(qū)域限制到石墨烯海綿的底部，頂層的海綿和水面的浮油相當(dāng)于隔熱層，緩解熱量向空氣和水體中擴(kuò)散，提高熱量向石油傳遞的效率。在這種限域加熱設(shè)計(jì)下，電能消耗降低了65.6%，石墨烯的用量降低了50%，吸油時(shí)間也只有常溫石墨烯海綿的5.4%。