超輕型雙網的組裝石墨烯氣凝膠及其在選擇性吸油中的應用

2020-12-01 網易新聞

2020-11-27 10:03:51　來源: 史蓉娛樂說

舉報

　　

　　1成果簡介

　　通過在氣凝膠網絡中引入碳納米管、纖維素、木質素等添加劑，通常可以得到內部結構發達的高性能石墨烯氣凝膠，這不僅增加了成本，而且使製備過程複雜化。因此，以一種可行的方法來裁剪原始石墨烯氣凝膠的內部結構，以獲得高性能，對實際應用具有重要意義。

　　本文，中國石油大學（華東）戴彩麗教授團隊在《Langmuir》期刊發表名為「Assembly of Ultralight Dual Network Graphene Aerogel with Applications for Selective Oil Absorption」論文，研究採用一步水熱法和冷凍乾燥法製備了一種新型的半胱胺/l-抗壞血酸石墨烯氣凝膠（CLGA）。

　　通過將還原劑l-抗壞血酸與交聯劑半胱胺的創造性結合，採用分層物理堆積和垂直化學交聯相結合的方法構建了一種雙網絡結構。與傳統水熱還原法製備的石墨烯氣凝膠相比，半胱胺的加入不僅提高了還原程度，而且有助於石墨烯納米片之間形成更多的垂直連接，從而形成更為豐富、尺寸更小的孔。CLGA具有4.2 mg/cm3的超低密度和397.9 m2/g的高比表面積。正如預期的那樣，這種雙網絡結構有效地提高了對各種油和有機溶劑的吸收能力，具有高達310 g/g的優異的吸油能力，CLGA具有良好的機械性能和油水選擇性。吸附的油可以通過連續吸附去除和機械擠壓回收，使製備的氣凝膠具有優良的吸附性能，可用於選擇性吸油和水處理等多種應用。

　　2圖文導讀

　　

　　圖1.（a）矽晶片基板上GO的AFM圖像。（b）GO在矽晶片襯底上的高度輪廓。

　　

　　圖2.（a）CLGA的製造過程示意圖。（b）在製造CLGA期間可能發生的反應。

　　

　　圖3. LGA和CLGA的FTIR光譜。

　　

　　圖4.（a）LGA表面形貌的SEM圖像和（b）CLGA表面形貌。（c）LGA結構網絡和（d）CLGA結構網絡的SEM圖像。

　　

　　圖5.（a）CLGA的水接觸角。（b）綠狗尾草支持的CLGA。

　　

　　圖6.（a–c）CLGA的壓縮和恢復過程。（d）CLGA在垂直方向壓縮時的應變-應力曲線。

　　

　　圖7.（a）溢油處理的可能應用模式。（b）連續吸收和去除汽油的模擬過程（用蘇丹三世染色）。漂浮的油被吸收到裝有CLGA的多孔管中，並在150 s內泵入收集燒杯中。

　　3小結

　　本文採用物理堆積和化學交聯相結合的方法，通過同時使用還原劑l-抗壞血酸和交聯劑半胱胺，製備了一種新型的雙網絡石墨烯氣凝膠CLGA。這項工作的結果提供了一個新的見解，新的氣凝膠材料的內部結構微妙的各種工程和環境應用。

　　文獻：

　　

　　來源：材料分析與應用

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