湖北大學：碳化木棉纖維/氧化石墨烯氣凝膠的製備

2020-10-03 材料分析與應用

本文要點：

CKF / RGO氣凝膠的吸附能力，通過燃燒實現了碳化氣凝膠的回收


成果簡介

本文，湖北大學葉勇 教授團隊在《CHEMICAL ENGINEERING & TECHNOLOGY》期刊發表名為「Preparation of Carbonized Kapok Fiber/Reduced Graphene Oxide Aerogel for Oil‐Water Separation」的論文，研究基於木棉纖維（KFs）和氧化石墨烯（GO），通過水熱和碳化反應製備了碳化複合氣凝膠。製備的碳化木棉纖維/氧化石墨烯（CKF / RGO）氣凝膠具有特殊的功能，包括重量輕，耐火性，結構穩定，疏水性和親油性。

碳化後，KF / GO氣凝膠的潤溼性轉變為疏水性，這為CKF / RGO氣凝膠提供了獨特的油水分離能力。CKF / RGO氣凝膠能夠吸附高達自身重量110倍的油液。在正己烷溶劑的11個吸附燃燒循環後，CKF/RGO氣凝膠的吸附能力仍高於初始吸附容量的90 %。


圖文導讀

圖1、CKF / RGO氣凝膠的製備過程示意圖。


圖2、GO氣凝膠和CKF / RGO氣凝膠的光學和SEM圖像：（a）照片，（b）生木棉，（c，d）KF / GO氣凝膠，（e，f）CKF / RGO氣凝膠的SEM圖像。


圖3、KF / GO氣凝膠的合成過程。


圖4、（a）KF / GO氣凝膠和CKF / RGO氣凝膠的XPS曲線。KF / GO和CKF / RGO氣凝膠的高解析度XPS C1s（b）和O1s（c）光譜。


圖5、a）的分離Ñ己烷和（b）從水與蘇丹染色我使用CKF / RGO氣凝膠氯仿。（c）CKF / RGO氣凝膠對不同有機溶劑和油的吸附能力。


圖6、CKF / RGO氣凝膠的吸附性能和燃燒恢復：（a）吸附燃燒過程，（b）CKF / RGO氣凝膠在吸附燃燒循環中的吸附效率。


小結

碳化木棉纖維/氧化石墨烯（CKF / RGO）氣凝膠由木棉纖維/ GO（KF / GO）水凝膠製備而成，水凝膠由亞氯酸鈉預處理的短木棉纖維和GO在EDA和PVA的幫助下製成。碳化木棉纖維增強了GO氣凝膠的機械性能並降低了氣凝膠的成本。在高溫下碳化後，KF / GO氣凝膠的親水表面轉變為疏水表面。

製備的CKF / RGO氣凝膠具有顯著的親油特性，對各種有機液體表現出顯著的吸附能力，可用於油水分離。碳化的氣凝膠吸附了其自身重量四倍的四氯甲烷的110倍。CKF / RGO的耐火性使吸附在氣凝膠中的油通過燃燒得以回收，而沒有任何結構損壞。在經過11個吸附燃燒循環後，CKF / RGO氣凝膠的吸附能力並未顯著下降。基於木棉纖維和GO的CKF / RGO氣凝膠允許在油汙處理中有廣闊的應用前景。


文獻：

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