成果简介
在日益严重的海洋污染中，物理吸附已成为一种可行的方法。然而，传统气凝胶存在吸油能力低、压缩性差等问题，高性能气凝胶通常具有工艺流程复杂、原材料昂贵的缺点。本文，北京化工大学材料科学与工程学院孟庆函教授等在《New J. Chem》期刊发表名为“Ultralight, Superhydrophobic, Low-cost Nitrogen-doped Graphene Aerogels with “Honeycomb” Porous Structure for Efficient Oil Removal”的论文，研究将廉价的工业原料三聚氰胺引入石墨烯气凝胶框架中，该气凝胶具有超低密度（3.54mg/cm3）、超疏水性（水接触角为158.2°）、优异的吸收能力（440 g/g）。三聚氰胺掺杂使石墨烯气凝胶具有蜂窝状多孔结构和优异的疏水性，增强了气凝胶中有机溶剂的流动和吸附。对解决溢油事故、化学品泄漏造成的水污染问题具有较高的应用价值。
图文导读
图1。制备CGA和NCGA多孔气凝胶的合成工艺
图2。气凝胶的结构表征
图3.（a）CGA和NCGA的XPS光谱。（b） CGA的高分辨率C1s XPS光谱和（c）NCGA的高分辨率C1 s XPS光谱。（d） NCGA的高分辨率N1s XPS光谱
图4（a）CGA的水接触角。（b） NCGA的水接触角。（c） 蜂窝结构上的水滴（d）水滴留在气凝胶表面。（e） 水滴在覆盖有气凝胶粉末的粘合剂表面
图5.（a）NCGA对不同种类的油和有机溶剂的吸收能力。（b） NCGA对不同种类有机溶剂的吸收速率
小结
综上所述，本文使用廉价的工业原料三聚氰胺制备了一种新型超轻、超疏水石墨烯气凝胶。在成形过程中不需要昂贵的添加剂，从而大大降低了生产成本。有趣的是，氮掺杂并没有降低气凝胶的疏水性，反而导致了疏水性的显著增加。三聚氰胺能够在成型阶段控制气凝胶的形态，也可以在热解阶段减少亲水基团并增加疏水性。本工作中制备的NCGA具有超低密度、高机械强度和超疏水性。多孔“蜂窝”结构使其具有超强的吸附能力，在处理海洋石油泄漏方面具有巨大潜力。
文献：https://doi.org/10.1039/D2NJ05828F
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