北京化工大学孟洪教授课题制备出超疏水超亲油石墨烯ZIF-8复合材料

北京化工大学孟洪教授课题制备出超疏水超亲油石墨烯ZIF-8复合材料

近年来，基于石墨烯的超疏水/超亲油吸附材料已成为油水分离领域的研究热点。在二维石墨烯材料中，油分子只能通过片层孔道传递，传质路径较长，吸附效率低。若通过物理或化学作用将二维片层石墨烯转变成三维的褶皱状结构，不仅可以有效抑制石墨烯纳米片的二次聚集，使其具有更丰富的孔道和较高的比表面积，同时稳定的、互通的孔道结构以及微纳米复合阶层表面也有利于提高油水分离过程中材料本身的疏水/亲油特性以及循环使用性，从而增强油水分离性能。北京化工大学孟洪教授课题组通过高温还原自组装的方法制备了一种三维褶皱球形超疏水超亲油石墨烯ZIF-8复合材料（ZIF-8 rGO）。这种材料将二维石墨烯传递通道转化为三维石墨烯通道，创造距离更短的分子传递通道，同时提高了分离效率，并且通过复合金属有机骨架材料（MOF）的方法，进一步丰富分子传递通道，有效解决石墨烯和MOF易团聚和堆叠的问题。所制备的ZIF-8 rGO复合材料对水和油表现出极端差异润湿性，对水中有机溶剂及油的吸附性能优异，超过ZIF-8及rGO单独组分的吸附能力。

研究团队进一步在商业聚氨酯海绵上负载了ZIF-8 rGO复合材料，所制备的ZIF-8 rGO海绵复合材料仍然具有超疏水超亲油特性，水接触角高达171°，对不同密度的有机溶剂或油均有很好的吸收能力，最高能达到自重的36倍，并且分离效率能达到99%，在重复使用100次后仍然能维持较好的吸收性能，具有优异的循环稳定性。

该研究通过调控材料表面性质的同时，协同强化分子传递通道，可为油水分离材料的设计和制备提供新方向。研究报告发表于Angewandte Chemie International Edition，被选为Backcover。

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