北京化工大學孟洪教授課題制備出超疏水超親油石墨烯ZIF-8復合材料

北京化工大學孟洪教授課題制備出超疏水超親油石墨烯ZIF-8復合材料

近年來，基于石墨烯的超疏水/超親油吸附材料已成為油水分離領域的研究熱點。在二維石墨烯材料中，油分子只能通過片層孔道傳遞，傳質路徑較長，吸附效率低。若通過物理或化學作用將二維片層石墨烯轉變成三維的褶皺狀結構，不僅可以有效抑制石墨烯納米片的二次聚集，使其具有更豐富的孔道和較高的比表面積，同時穩定的、互通的孔道結構以及微納米復合階層表面也有利于提高油水分離過程中材料本身的疏水/親油特性以及循環使用性，從而增強油水分離性能。北京化工大學孟洪教授課題組通過高溫還原自組裝的方法制備了一種三維褶皺球形超疏水超親油石墨烯ZIF-8復合材料（ZIF-8 rGO）。這種材料將二維石墨烯傳遞通道轉化為三維石墨烯通道，創造距離更短的分子傳遞通道，同時提高了分離效率，并且通過復合金屬有機骨架材料（MOF）的方法，進一步豐富分子傳遞通道，有效解決石墨烯和MOF易團聚和堆疊的問題。所制備的ZIF-8 rGO復合材料對水和油表現出極端差異潤濕性，對水中有機溶劑及油的吸附性能優異，超過ZIF-8及rGO單獨組分的吸附能力。

研究團隊進一步在商業聚氨酯海綿上負載了ZIF-8 rGO復合材料，所制備的ZIF-8 rGO海綿復合材料仍然具有超疏水超親油特性，水接觸角高達171°，對不同密度的有機溶劑或油均有很好的吸收能力，最高能達到自重的36倍，并且分離效率能達到99%，在重復使用100次后仍然能維持較好的吸收性能，具有優異的循環穩定性。

該研究通過調控材料表面性質的同時，協同強化分子傳遞通道，可為油水分離材料的設計和制備提供新方向。研究報告發表于Angewandte Chemie International Edition，被選為Backcover。

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