【文章概述】
近几十年来,在开采过程中石油和有机溶剂的泄漏,运输和储存成为海洋和其他生态系统的严重灾难。在为了解决这一问题,科学家开发各种吸附材料,如交联聚合物树脂、纤维、聚合物凝胶、纳米复合材料、有机-无机杂化材料和碳基材料。尽管这些材料可以带来很高的吸附量大,但成本高、循环性能差等仍然阻碍其应用。石墨烯气凝胶(GA)具有孔隙率高、对有机物亲和力强等优点,与其他液体吸收剂相比,固体GA材料具有吸收速度快,容量大和再生成本低的优势,被认为是海洋石油污染治理的理想材料。研究人员受到古代玉米芯壁制造技术的启发,提出通过一步溶剂热处理制备坚固的银纳米线联锁GA复合材料(AgNWs@GA),随着Ag纳米线的加入,石墨烯纳米片可以有效分离,形成更多的孔隙,同时增强了3D整料中均匀分散的Ag纳米线的结构稳定性,该制备过程简单、节能又环保。
【成果简介】
武汉大学程佳瑞团队受古代玉米芯壁制造技术的启发,将银纳米线联锁GA(AgNWs@GA)得到了坚固的银纳米线联锁GA复合材料。该种复合材料能有效地去除水中的油脂和有机溶剂,其吸油能力是其自重的43 - 81倍,且在长周期试验中无性能衰减迹象。此外,石墨烯薄片中嵌入的AgNWs使GA材料具有耐生物腐蚀的能力,适合于环境领域的应用,且这种方法可用于低成本的可扩展制造。该材料符合奇材馆理念,后续开发值得期待!
【图文导读】
图1(A)制造具有耐破坏力的强固性结构的Ag NWs @ GA的示意图。
(B)由黄土和植物茎制成的穗轴壁的光学图像,形成坚固的结构,可以长时间经受雨水冲刷。
(C)示意图显示了Ag NWs @ GA在水中吸收油污。
(D)吸油测试前后的Ag NWs @ GA和纯GA的光学图像。
图2(A)Ag NWs,(B)纯GA和(CE)Ag NWs @ GA的SEM图像。
合成的Ag NWs @ GA表现出高孔隙率,并且Ag NWs在GA内部均匀联锁,形成与3D随机孔互连的分层微观结构的集成体。
(F)SEM图像以及Ag NWs @ GA中Ag,C和N的相应元素映射。
图3(A)AgNWs@GA,AgNWs和GA的PXRD模式。
(B)AgNWs@GA,AgNWs和GA的FT-IR光谱。
(C-D)GA,AgNWs@GA的拉曼光谱及在对应光谱的1200cm-1和1650cm-1处的模拟峰。
图4(A)分别使用水和油对Ag NWs @ GA进行接触角测试。
(B)在吸附浮在水上的轻油的过程中,Ag NWs @ GA的光学图像。
(C)纯GA和Ag NWs @ GA对各种有机溶剂的吸附效率。
(D)Ag NWs @ GA在10个循环内对轻油的分离效率。
(E)Ag NWs @ GA对氯仿和己烷的吸收的循环稳定性测试。
【奇材馆点评】
近年来,石油和有机溶剂在开采、运输和储存过程中泄漏,对海洋和其他生态系统造成了严重的灾难,为了解决这一问题,研究人员开发了多种吸附材料,虽然这些材料具有较高的吸附容量,但其成本高、循环性能差仍然阻碍了其实际应用。本文研究,将银纳米线联锁石墨烯水凝胶得到的Ag NWs@GA单块复合材料体可直接作为吸收体,自动浮在水中,清除水中的油污染物。此外,该复合材料中Ag纳米线的存在也有助于抵御GA表面生物的腐蚀,确保其长期稳定的回收使用。
【论文信息】
Silver nanowires interlocked Graphene aerogel for ultra-high efficient clearage of oil pollution on water |
Sustainable Materials and Technologies(IF=4.375) |
Pub Date :2021.4.22 |
DOI: https://doi.org/10.1016/j.susmat.2021.e00285 |
Shuailong Guo, Hao Yuan, Feng Liu, Wei Luo, Bingjie Li, Yue Yang, Haoqing Jiang, Gary J. Cheng |
The Institute of Technological Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072, PR China |
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