油水分离用超疏水石墨烯泡沫材料问世

最近，中国科学院*物理化学研究所环境科学与技术研究室复合材料研究组的研究人员通过调整材料的表面粗糙度和表面能，设计了具有超疏水性能的石墨烯泡沫材料用于油水分离。相关的研究结果发表在《胶体与界面科学杂志》上。

石墨烯是一种新型二维碳材料，是其他石墨材料的基本单元，尤其是以石墨烯为基本单元的三维结构材料。它具有丰富的孔道、高比表面积和疏水亲油特性，使其具备作为油水分离吸附剂的基本特性。同时，稳定且相互连通的孔隙结构和高表面化学活性有利于提高物质油水分离过程中的循环利用。因此，三维石墨烯作为一种新型的油水分离材料逐渐出现在科研领域。

油水分离材料的表面润湿性直接影响油水分离材料对水和油的选择性。由于目前用于制备石墨烯泡沫的前驱体氧化石墨烯表面具有大量的含氧官能团，经过化学等方法处理后，前驱体氧化石墨烯的疏水性会有一定程度的提高，但前驱体氧化石墨烯不具有超疏水特性(水的接触角大于150°)，使材料失去油水选择性。

利用氧化石墨烯良好的建模性能和抽滤技术，研究人员首先制备了氧化石墨烯薄膜。利用发泡技术，通过控制反应时间，制备出表面带有一定官能团的石墨烯泡沫。然后将氧化硅纳米颗粒均匀地负载在其表面。通过硅烷改性，制备了具有超疏水性能的油水分离石墨烯泡沫。水的接触角为153°，提高了材料的油水选择性，同时保持了石墨烯泡沫的三维结构，对油和有机溶剂具有良好的吸附性能。

此外，在制备过程中，研究人员通过调节氧化石墨烯的用量来控制超疏水石墨烯泡沫材料的厚度，最终可以作为油水分离膜使用。由于材料具有良好的疏水性，在油水分离过程中材料的分离效率明显提高。因此，该材料不仅可以作为吸附材料，还可以作为过滤膜材料，进一步拓宽了石墨烯泡沫材料的应用范围。(沈春雷)

《中国科学报》(第五版《创新周刊》，2017年9月25日)