中国热科院加工所《RSC Adv》：疏水性双聚合物增强石墨烯复合气凝胶，用于高效水油分离

图1、 (a) P@EGA 制备过程示意图，(b) ENR 粒子、(c) GA、(d-f) EGA、(g) P@EGA 的扫描电镜图像。

图2、 P@EGA (a) 内表面和 (b) 外表面的元素分布图；P@EGA (c) 内表面和 (d) 外表面的EDS光谱；(e) GA、(f) P@EGA的N2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线。

图3、（a 和 b）GO、GA、ENR、EGA 和 P@EGA 的傅立叶变换红外光谱；（c）GO、GA、ENR 和 EGA 的 XRD 图；（d）GO、GA 和 EGA 的拉曼光谱。

图4、 (a) XPS spectra of GO, GA, ENR, EGA and P@EGA, high resolution C 1s core level XPS spectra of (b) GO, (c) GA, and (d) P@EGA.

图5、 (a) Compressive stress–strain curves of GA, EGA and P@EGA; (b) stress–strain curves of P@EGA cyclic compression under different strains of 20%, 40%, 60% and 80%; (c) stress–strain curves of P@EGA under cyclic compression for 50 cycles; (d–f) digital images of various stress test processes of P@EGA.

图5、Digital images of (a) static water drops on the internal/external surface of P@EGA, (b) it can easily stand on the eiderdown cotton; the water contact angle of (c) EGA and (d) P@EGA, oil contact angle testing process of (e) EGA and (f) P@EGA.

图6、(a) Adsorption capacity of EGA with different ENR contents for various oil products and organic solvents; (b) adsorption capacity of GA, EGA and P@EGA for various oil products and organic solvents; (c) adsorption kinetics curve of three models of organism by P@EGA; (d) regeneration test of P@EGA using squeezing and extraction, respectively; (e) 30 cycles of adsorption-squeezing for pump oil by P@EGA; (f) water contact angle of P@EGA at different pH solutions.

图9、 Dynamic continuous adsorption of (a) diesel oil and (b) tetrachloromethane by P@EGA and peristaltic pump.

在本研究中，我们通过加入ENR颗粒和PDMS，成功开发出了PDMS 涂层环氧化天然橡胶-石墨烯复合气凝胶（P@EGA）。这种方法以环保和直接的方式为石墨烯气凝胶提供了双重增强。综合表征证实，ENR 能有效嵌入石墨烯薄片，形成氢键，从而增加层间间距，减少薄片堆叠，并解决了三维石墨烯气凝胶常见的脆性问题。这些改进造就了稳定的三维多孔网络。P@EGA 具有优异的性能，包括0.0104g cm-3 的低密度、482.362m2g-1 的高比表面积（迄今为止报告的最高比表面积）、显著的疏水性（接触角=147.6°）和强大的机械强度（在80%应变时可承受50kPa 的压力）。吸附测试表明，气凝胶具有吸附各种油类和有机溶剂的能力，吸附容量从65.37g-1 到132.75g-1不等，吸附过程遵循准一阶动力学模型。此外，气凝胶还可以通过挤压轻松再生。P@EGA在重力驱动和动态条件下均表现出卓越的水油分离能力，在机械辅助下实现了连续高效的分离。这些结果凸显了其在水油分离和溢油修复方面的巨大应用潜力，为开发具有更强机械性能的石墨烯复合气凝胶提供了宝贵的启示。