成果简介
环保型石墨烯基气凝胶已被用于回收对生态环境构成威胁的泄漏有机溶剂。
本文，华北电力大学刘乐浩 副教授团队在《CrystEngComm》期刊发表名为“A superelastic and ultralight graphene aerogel with a hydrophobic honeycombed structure for efficient absorption of hazardous organics”的论文，研究开发了一种由微气泡技术辅助的两步还原工艺，成功制备出了具有蜂窝状结构的超轻石墨烯气凝胶（8.13 mg cm-3，孔隙率为 99.63%）。此外，添加 2,2-二甲基-3-亚甲基降冰片烷通过改变 3D 网络内的交联点来增强 GA 的超弹性，使其在最大应变为90%的情况下，经过20次轴向压缩循环后，几乎能恢复到原来的高度。随后的退火工艺进一步增强了石墨烯气凝胶的疏水性，使其水接触角达到约116°。它对各种有机溶剂的吸收能力从73.01到140.18g g-1不等，对大多数有机溶剂都能在约4秒钟内达到吸收饱和，表现出卓越的吸收效率。它的超弹性还使其可以通过吸收-挤压和吸收-燃烧循环测量进行重复使用。这项研究提供了一种制备超弹性和超轻石墨烯气凝胶的新方法，可用于高效吸收有机溶剂以保护环境。
图文导读
图1、SDS@CAM-GA 的制备流程图。
图2、a） GO-GA 和 （b） SDS@CAM-GA 的压缩恢复快照;（c） GO-GA 和 SDS@CAM-GA 样品放于蒲公英花瓣上;（d） 水滴位于 GO-GA 和 SDS@CAM-GA 表面上;（e） 在不同时间采集的 SDS@CAM-GA 样品的水接触角;（f） SDS@CAM-GA 的 TGA 曲线;（g） SDS@CAM-GA 样品在第 1、5、10 和 20 轴向压缩循环中的应力-应变曲线。
图3、GO-GA 和 SDS@CAM-GA 样品微观结构分析。
图4、（a） SDS@CAM-GA 样品在水面上吸收甲苯（苏丹红 IV 染色）;（b） SDS@CAM-GA 从烧杯底部捕获水下四氯化碳（用苏丹红 IV 染色）;（c） 从甲苯/水/四氯化碳混合物中分离有机物。
图5、（a） GO-GA 和 SDS@CAM-GA 样品对油性化合物的吸收能力;（b） SDS@CAM-GA 对不同有机物随时间推移的吸收能力;（c） SDS@CAM-GA 对乙醇的吸收-燃烧过程和循环吸收;（d） SDS@CAM-GA 的吸收-挤出工艺和乙醇的回收吸收。
小结
为了最大限度地减少石墨烯水凝胶的体积收缩，我们开发了一种利用微气泡技术的两步还原法，从而成功制备出密度为8.13mg cm-3、孔隙率为 99.63% 的超轻蜂窝结构SDS@CAM-GA。2,2-二甲基-3-亚甲基降冰片烷的加入赋予了气凝胶超弹性特性，使其在最大应变为 90% 的情况下，经过 20 次轴向压缩循环后，几乎可以恢复到原来的高度。随后的退火工艺大大提高了气凝胶的疏水性，使其水接触角达到约 116°。气凝胶对各种有机溶剂的吸收能力高达 73.01-140.18 g g−1 ，对大多数溶剂的吸收能力在 4 秒钟内达到饱和，显示出卓越的吸收效率。其出色的热稳定性使其可以在吸收-燃烧循环中再生，而其超弹性则有利于乙醇的回收和 SDS@CAM-GA 在吸收-挤压循环中的重复使用。这种方法为获得超弹性和超轻石墨烯气凝胶提供了一种创新而有效的策略，可用于不同有机化合物的高效吸收和回收。
文献：https://doi.org/10.1039/D4CE01069H
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