北京化工大學(xué)孟洪教授課題制備出超疏水超親油石墨烯ZIF-8復(fù)合材料
北京化工大學(xué)孟洪教授課題制備出超疏水超親油石墨烯ZIF-8復(fù)合材料
近年來(lái)，基于石墨烯的超疏水/超親油吸附材料已成為油水分離領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在二維石墨烯材料中，油分子只能通過(guò)片層孔道傳遞，傳質(zhì)路徑較長(zhǎng)，吸附效率低。若通過(guò)物理或化學(xué)作用將二維片層石墨烯轉(zhuǎn)變成三維的褶皺狀結(jié)構(gòu)，不僅可以有效抑制石墨烯納米片的二次聚集，使其具有更豐富的孔道和較高的比表面積，同時(shí)穩(wěn)定的、互通的孔道結(jié)構(gòu)以及微納米復(fù)合階層表面也有利于提高油水分離過(guò)程中材料本身的疏水/親油特性以及循環(huán)使用性，從而增強(qiáng)油水分離性能。北京化工大學(xué)孟洪教授課題組通過(guò)高溫還原自組裝的方法制備了一種三維褶皺球形超疏水超親油石墨烯ZIF-8復(fù)合材料（ZIF-8 rGO）。這種材料將二維石墨烯傳遞通道轉(zhuǎn)化為三維石墨烯通道，創(chuàng)造距離更短的分子傳遞通道，同時(shí)提高了分離效率，并且通過(guò)復(fù)合金屬有機(jī)骨架材料（MOF）的方法，進(jìn)一步豐富分子傳遞通道，有效解決石墨烯和MOF易團(tuán)聚和堆疊的問(wèn)題。所制備的ZIF-8 rGO復(fù)合材料對(duì)水和油表現(xiàn)出極端差異潤(rùn)濕性，對(duì)水中有機(jī)溶劑及油的吸附性能優(yōu)異，超過(guò)ZIF-8及rGO單獨(dú)組分的吸附能力。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在商業(yè)聚氨酯海綿上負(fù)載了ZIF-8 rGO復(fù)合材料，所制備的ZIF-8 rGO海綿復(fù)合材料仍然具有超疏水超親油特性，水接觸角高達(dá)171°，對(duì)不同密度的有機(jī)溶劑或油均有很好的吸收能力，最高能達(dá)到自重的36倍，并且分離效率能達(dá)到99%，在重復(fù)使用100次后仍然能維持較好的吸收性能，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
該研究通過(guò)調(diào)控材料表面性質(zhì)的同時(shí)，協(xié)同強(qiáng)化分子傳遞通道，可為油水分離材料的設(shè)計(jì)和制備提供新方向。研究報(bào)告發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition，被選為Backcover。
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