成果简介
开发太阳能辅助自加热疏水性吸收剂以有效清理粘性原油泄漏正引起人们的关注。然而，使用简单、环保和可扩展的制造方法来制备太阳能加热吸收剂仍然是一个巨大的挑战。由于原油的粘度会随着温度的升高而大大降低，因此能在原位升温以降低原油粘度的自加热吸收剂在加速原油吸收和回收方面具有潜在的应用价值。
本文，福建理工大学Yuhan Tang等研究人员在《Applied Surface Science》期刊发表名为“Mechanically robust, compressible, and photothermal silane/reduced graphene oxide modified plant fiber sponge for highly efficient cleanup of crude oil spill”的论文，研究采用简便高效的机械发泡策略，结合原位汽化和热还原处理，开发了一种疏水光热还原氧化石墨烯和六甲基二硅烷协同改性植物纤维海绵（PFS@rGO@HMDS）。
获得的 PFS@rGO@HMDS 具有良好的疏水性（水接触角 135°）、优异的机械可压缩性和耐久性、高太阳能吸收率（>97.84%）和吸油量（27.3-52.0 g/g）。得益于优异的光热转换能力，PFS@rGO@HMDS 在太阳光照射下的平衡表面温度可达 71.2 ℃，可降低原油粘度，实现原油泄漏的快速修复。PFS@rGO@HMDS 还可用于持续吸收系统，持续、快速地修复海水表面的粘性溢油，在大规模溢油清理和回收方面具有巨大的应用潜力。
图文导读
图1：（a）PFS@rGO@HMDS 的制备过程和（b）可能的化学键机制。
图2：（a-d）光学图像显示 PFS、PFS@GO、PFS@GO@HMDS 和 PFS@rGO@HMDS 的表面。(g）光学图像显示 PFS@rGO@HMDS 的横截面。(h-j）PFS、PFS@GO、PFS@GO@HMDS 和 PFS@rGO@HMDS 的拉曼光谱、C1s XPS 和傅立叶变换红外光谱。
图3. (a) 光学图像显示压缩释放过程。(b 和 c) 不同应变和测试周期下的σ-ε曲线，应变为 60%。(d和e）60%应变时的能量损失系数和高度保持率。(f-h）图和扫描电镜图像显示了 PFS 和 PFS@rGO@HMDS 中植物纤维之间的 “重叠接合 “和 “焊接接合”。
图4：（a-c）PFS@GO、PFS@GO@HMDS 和 PFS@rGO@HMDS 表面上的水滴；（d）将 PFS 和 PFS@rGO@HMDS 放入水中；（e）PFS@rGO@HMDS 下降表面上滑落的水滴；（f）将 PFS@rGO@HMDS 强制放入水中。
图5：（a-c）光学图像显示从水混合物中去除正己烷和氯仿的过程。(c 和 d）光学图像和显微镜图像显示了从水乳液中去除甲苯前后的情况。(e 和 f）PFS@rGO@HMDS 对不同油类和有机溶剂的吸收能力以及与其他吸收剂的对比。(g）甲苯吸收-压缩解吸循环测试。(h-j）各种溶剂、pH 值和紫外线照射时间对 PFS@rGO@HMDS 的 WCA 的影响。
图6. (a) PFS@rGO@HMDS 的反射率和透射率光谱。(b 和 c) PFS 和 PFS@rGO@HMDS 暴露于 1 个太阳照射下的表面温度。(d 和 e) 无光和阳光照射下原油在 PFS@rGO@HMDS 表面的渗透过程。
图7：（a 和 b）红外图像显示了 PFS@rGO@HMDS 在太阳光照射下的温度分布。(c) 光学图像显示 PFS@rGO@HMDS 在太阳光照射下吸收原油的情况。(d 和 e）在无光和阳光照射下，PFS@rGO@HMDS 在吸收原油 5 分钟后压缩收集原油。(f) 在太阳光照射下连续收集原油的过程。
小结
总之，我们采用简单的机械发泡策略，结合原位 HMDS 汽化和热还原处理，成功制备了可压缩的疏水 PFS@rGO@HMDS。由于PFS@rGO@HMDS具有高疏水性、分层多孔结构和优异的抗压缩性，因此对油水混合物具有良好的选择性，对不同油类和有机液体的吸收能力高27.3-52.0g/g。PFS@rGO@HMDS 具有良好的太阳能吸收能力（>97.84 %）和光热转换能力，在太阳光照射下，其表面温度可升至71.2 °C。PFS@rGO@HMDS 具有良好的传热能力，可将热量传递到其底部，用于加热原油并降低其粘度。同时，PFS@rGO@HMDS还能在太阳光照射下通过泵辅助实现原油的连续吸收和回收。
文献：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.159052
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