由碳前体产生的激光诱导石墨烯（LIG）被用于制造半导体、能源和生物医学设备。为了扩大其应用领域，迫切需要探索环保型前体的LIG转化。作者研究了一种结合仿生结构和表面修饰的纸基LIG制备非对称超湿Janus膜的方法。分子动力学模拟说明了基于纸张的LIG转化机制。十八烷硫醇修饰的仿生新月形LIG表面具有超疏水性能，水接触角（WCA）为157°，水滑动角（WSA）为3.5°。等离子体修饰的LIG表面具有超亲水性，WCA为0°。Janus膜可高效分离轻油-水和重油-水混合物。此外，具有优异光热性能的Janus膜的超疏水表面表现出优异的防冰能力。提出的制造仿生Janus膜的方法将为LIG应用提供一种生态友好的解决方案。
图1.多功能膜的合成方法示意图。
图2.(a)光学显微图和(b)不同激光影响下LIG的扫描电镜图像。(c)拉曼光谱和(d) LIG的原子百分数。(e)纸张和LIG的EDS光谱和(f) XPS光谱。(g)纸和(h) LIG的高分辨率C1s光谱。
图3. (a)不同参数下的WCA。(b)仿生新月形结构的特征尺寸。(c)不同参数对WCA的影响。
图4.(a)铜衬底和(b) C18-LIG在氙灯下的红外热成像。(c)光热防冰原理图。(d)铜衬底和C18-LIG的温度变化曲线。（e和f）不同样品的延迟结冰时间。
总结与展望
综上所述，作者研究通过分子动力学模拟研究了生态友好型纤维素前体（纸）转化为LIG的机理。研究了仿生结构与表面修饰相结合的非对称超湿Janus膜制备方法。十八烷硫醇修饰的LIG表面具有超疏水性，WCA为157°，WSA为3.5°；等离子修饰的LIG表面具有超亲水性，WCA为0°。非对称超润湿性能使LIG膜具有随需应变的油水分离性能。等离子体- lig表面分离轻油和水，C18-LIG表面分离重油和水。油水分离效率为99.5%，流量为26.5 K Lm-2 h-1。此外，C18-LIG具有优异的光热性能，在太阳照射下，C18-LIG表面温度可在600 s内升至79°C，延迟冻结时间比衬底提高73倍。C18-LIG可应用于各种底物，并可排斥各种溶液，如酸，碱和盐。基于ligs的生态友好型仿生Janus膜在油水分离和防冰应用方面前景广阔。
原文链接：https://doi. org/10.1016/j.seppur.2024.129859
相应的成果以“Eco-friendly bionic superwetting Janus membranes prepared from paper-based laser-induced graphene for photothermal anti-icing and on-demand oil–water separation”为题发表在Separation and Purification Technology上，文章的通讯作者山东理工大学郑宏宇教授。
引用格式：
Liyong Wang, Kongbo Wang, Mingming Liu, Yongling Wu, Hongyu Zheng, Eco-friendly bionic superwetting Janus membranes prepared from paper-based laser-induced graphene for photothermal anti-icing and on-demand oil–water separation,Separation and Purification Technology, 2025,356,129859.
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