宁波材料所研发出多功能油水分离材料

合集下载

新型超高强钢突破2000MPa强度极限

Ｉ
Ｉ
匿洄
￡ＷＳ
度，每平方毫米可承受超过３００ｋｇ压力，并具超高耐磨性及变形能力。领导该研究计划的香港城市大学副校长兼机械工程学讲座教授吕坚表示： “ 这种材料具有很大的应用潜力，性能，病人可因此避免进行第２次手术以取出零件。同时，镁是对身体有益的元
密度纳米析出强化的超高强马氏体时效钢。新的超高强钢不但成本降低，而且抗拉强度达到２２００ＭＰａ，同时塑性不低于８％，大幅度提高了高强钢铁材料的综合
性能。
匕京钢铁研究总院董瀚教授表示，钢铁材料的性能极限化研究是近年来的研究热点，强度极限化更是业内一直追求的梦想。业内普遍认为，进一步提高钢铁强度与韧性是非常困难的。吕昭平团队的这一原创性成果创新纳米析出的合
大化的反应条件及周期性变化。实验上，基于镧系元素相同条件下硼酸熔融反应中周期性变化的认识，将可生
成２种不同晶格结构的镧系元素以相
关，成功开发了高性能变形镁合金材料及相关的大直径锭坯半连续铸造技术和
料工程实验室都时禹研究员及合作者利用第一性原理密度泛函理论等手段
对镧系元素硼酸化反应的不同产物进
行了电子结构与反应热力学的理论研究。发现同一种镧系元素发生不同类

中国防水十大品牌

NO.5 江苏省淮安市博隆防水材料有限公司
淮安市博隆防水材料有限公司是集生产、销售、施工为一体并有建筑防水工程专业承包资质的专业公司，系中国水利学会化学灌浆分会会员、中国硅酸盐协会防水材料专业委员会常务理事单位、中华人民共和国建材行业标准《聚氨酯灌浆材料》起草单位，江苏省建筑防水行业门户网站《江苏防水网》、中国建筑防水堵漏行业门户网站《中国防水堵漏网》创办单位。
广州卡宾建材有限公司在广州建有大型生产基地。公司设有世界一流的防水、干砂浆设备。在广州拥有多个大型旗舰店和商务中心。
卡宾产品非常丰富，以现代家居和高端建筑的系列防水材料，干粉砂浆为主。产品以超强的品质、环保、实惠、耐用深受广大用户的好评。
为满足人们对建筑质量,环保健康不断提升的需求，卡宾品牌的产品技术在不断创新。始终走在行业的最前沿。
NO.7 广州雷邦仕化工建材有限公司
广州雷邦仕化工建材有限公司是一家专业从事化工建材产品开发生产的企业，公司与国际知名化工品牌美国雷邦仕（LUIBONS）深度合作，以国际领先的专业技术和进口原材料为基础，改良生产出包括 “雷邦仕”防水、瓷砖胶、填缝料、堵漏王等适应中国复杂多变气候环境的雷邦仕化工建材系列产品，并于2010年底研发出砂浆胶和管口灌浆料等多款新产品。广州雷邦仕化工建材有限公司自2003年创立以来稳步发展，秉乘“立足本土市场，铸造国际品质”的经营战略，倡导 “以人为本，同进共赢”的核心理念，汇聚大批行业精英和合作伙伴，至今已拓展多个产品研发及生产基地，经销网络遍布全国20余个省市，产品畅销大江南北，因其卓越的品质和专业服务广受市场亲睐。
NO.1 浙江泰科技股份有限公司
扬泰科技——中国领先的建筑问题一体化解决方案优势供应商。

UiO-66-NH2合成及其应用研究

密级:硕士学位论文UiO-66-NH2合成及其应用研究作者姓名：万林林指导教师:黄爱生研究员中国科学院宁波材料技术与工程研究所学位类别:理学硕士学科专业:有机化学研究所:中国科学院宁波材料技术与工程研究所二零一七年五月Study on the Synthesis and application of UiO-66-NH2ByLinlin WanA Dissertation Submitted toUniversity of Chinese Academy of SciencesIn partial fulfillment of the requirementFor the degree ofMaster of Natural ScienceNingbo Institute of Materials Technology&Engineering, Chinese Academy of SciencesMay,2017摘要摘要金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks,MOFs)是近几十年来迅猛发展的一类材料，它是由金属团簇和有机配体通过配位键自组装而成的一类三维多孔晶体化合物。

MOFs材料具有固定孔隙、高结晶度、高比表面积、优良的可调节性和功能化性能，使得其在气体吸附，催化，药物传输和传感器方面有巨大的应用潜力。

但由于现存的大多数MOFs材料稳定性不高，使得其在工业上的应用受到限制。

因此，要实现MOFs在工业中的应用，一方面要提高材料的稳定性。

另一方面，要开展更合适的合成方法来制备低能耗的MOFs材料。

UiO-66材料的水热稳定性，化学稳定性及耐湿性好，因此其在液体分离或是气体分离应用方面引起了研究人员的极大兴趣。

本论文以UiO-66-NH2为研究对象，系统性的考察了UiO-66-NH2微波合成，考察了微波合成UiO-66-NH2晶体分别在273K和293K条件下对CO2的吸附容量。

亲水疏油玻纤油水分离

亲水疏油玻纤油水分离亲水疏油玻纤（Hydrophilic Oleophobic Fiberglass）是一种新型材料，具有优异的油水分离性能。

它可以有效地将水和油分离，实现油水混合物的高效净化和回收利用。

本文将介绍亲水疏油玻纤的原理、制备方法以及应用前景。

亲水疏油玻纤是由玻璃纤维基质和特殊涂层组成的复合材料。

玻璃纤维基质具有良好的强度和耐腐蚀性，而特殊涂层则赋予了亲水和疏油的性质。

亲水疏油玻纤的疏油性能来源于涂层表面的低表面能，使其能够有效地与油类物质发生相互作用，从而实现油水分离。

同时，亲水疏油玻纤的亲水性能使其能够与水相互作用，将水分离出来，从而实现油水分离的目的。

制备亲水疏油玻纤的方法有多种，其中一种常用的方法是溶胶凝胶法。

该方法首先将玻璃纤维基质浸泡在含有硅源的溶液中，经过一系列处理后形成硅凝胶。

然后，将硅凝胶烘干并进行煅烧，使其变为硅酸盐玻璃纤维。

最后，对硅酸盐玻璃纤维进行涂覆处理，使其具有亲水疏油的性质。

通过这种方法制备的亲水疏油玻纤具有优异的分离性能和稳定性。

亲水疏油玻纤在油水分离领域具有广泛的应用前景。

首先，它可以应用于工业废水处理领域。

许多工业生产过程中会产生大量的含油废水，传统的油水分离方法往往效果不佳，且操作复杂。

而亲水疏油玻纤可以快速高效地将废水中的油分离出来，使水得到净化，从而达到环保要求。

其次，亲水疏油玻纤还可以应用于海洋石油泄漏事故的应急处理。

在海洋环境中，石油泄漏会对海洋生态造成严重的破坏，而亲水疏油玻纤可以通过吸附和分离作用，将泄漏的石油有效地从海水中分离出来，减少对海洋环境的影响。

亲水疏油玻纤还可以应用于油水分离设备的改进。

传统的油水分离设备往往需要使用化学药剂或高能耗设备，而亲水疏油玻纤具有较低的制备成本和能耗，可以作为一种更加环保和经济的替代材料。

同时，亲水疏油玻纤还可以应用于食品加工、污水处理等领域，实现油水分离的目标。

亲水疏油玻纤作为一种新型材料，具有优异的油水分离性能，能够有效地将水和油分离。

超疏水、高强度石墨烯油水分离材料的制备及应用

超疏水、高强度石墨烯油水分离材料的制备及应用邱丽娟;张颖;刘帅卓;张骞;周莹【摘要】通过绿色环保的表面修饰方法,采用氧化石墨烯(GO)对双亲的三聚氰胺海绵(MS)进行表面改性,制备了超疏水的还原氧化石墨烯/三聚氰胺海绵(RGO-MS).采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及扫描电子显微镜(SEM)对制备的RGO-MS进行了结构、形貌和组分分析,并对其机械性能、疏水性、吸附性能、循环使用和连续油水分离性能进行了研究.实验结果表明,还原氧化石墨烯涂层和海绵骨架紧密相连;RGO-MS对水上浮油和水下重油均具有优异的吸附能力,并且在完成50次吸附-挤压循环测试之后仍保持90％以上的吸附能力,对静止和搅拌情况下的油水混合物的分离效率分别高达4.5×106和3×106L/(m3·h).因此,RGO-MS在处理油脂和有机物泄漏造成的大面积污染方面有着巨大的应用前景.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2018(039)012【总页数】9页(P2758-2766)【关键词】还原氧化石墨烯/三聚氰胺海绵;超疏水;吸附性能;油水分离【作者】邱丽娟;张颖;刘帅卓;张骞;周莹【作者单位】西南石油大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都610500;西南石油大学,材料科学与工程学院,新能源材料及技术研究中心,成都610500;西南石油大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都610500;西南石油大学,材料科学与工程学院,新能源材料及技术研究中心,成都610500;西南石油大学,材料科学与工程学院,新能源材料及技术研究中心,成都610500;西南石油大学,材料科学与工程学院,新能源材料及技术研究中心,成都610500;西南石油大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都610500;西南石油大学,材料科学与工程学院,新能源材料及技术研究中心,成都610500【正文语种】中文【中图分类】O648原油和有机溶液的泄漏及日常用油的排放不仅会对水资源造成巨大的污染, 还给人类带来不可估量的经济损失, 严重危害生态系统和人类健康[1～3]. 2018年“桑吉”轮事故导致近十几万吨的凝析油和几千吨燃油泄漏, 其中一部分沉入海底, 在海底形成持续漏油点, 对海洋生态环境造成巨大的破坏. 由于漏油点在水面以下, 溢油波及范围广, 因此, 从广袤的海洋中对溢油进行后续处理具有极大难度, 也使得从大面积水中分离出油类及有机物成为一个世界性的难题[4]. 目前, 油污处理方法主要包括物理吸附法、燃烧法、化学分散法和生物降解法等[5,6], 其中物理吸附是一种简单可行、安全可靠且无二次污染的方法[7], 但传统的吸附材料, 如活性炭、吸油毡、沸石及棉纤维等存在吸附量低、循环性差、后续处理难及无选择吸附特性等缺陷, 无法吸附水中悬浮的油脂. 为了解决水体净化问题, 各种新型材料被应用于油水分离过程中, 包括纳米纤维、碳纳米管和微孔的聚合物海绵[8,9], 石墨烯气凝胶(GA)及其它先进材料等[10～13]. 尽管这些吸附材料具有很好的吸附能力, 但如何实现其低成本规模化制备及长时间的循环利用仍然是困扰研究人员的难题. 满足油污处理实际应用要求的吸附材料不仅要求形状可控和吸附能力强, 还需要具备低廉的生产成本、良好的循环使用性能、规模化的生产过程及快速连续的油水分离性能, 因此对吸附材料提出了极高的要求.近年来, GA因具有三维网状结构、超大的比表面积、良好的导电率、优异的疏水性和极高的吸附性能, 而在油污处理领域受到广泛关注[14～20]. 但其机械韧性还不足以满足实际应用的要求, 在机械力的作用下容易造成不可逆的损坏; 高成本也制约了其大规模实际应用. 商业化的三聚氰胺海绵(MS)及聚氨酯海绵兼具良好的韧性、高弹性、高吸附量和低成本等优点, 可以弥补GA的不足, 但它们却不具备选择吸附特性. Chang等[9]采用聚乙烯亚胺和氧化石墨烯(GO)修饰商业海绵, 加入肼还原剂后于95 ℃反应3 h, 随后浸泡在20%的苯基三甲氧基硅烷中以增强其疏水性能和吸油能力. Xiao等[21,22]利用MS和石墨烯的协同效应, 用石墨烯对MS 进行表面改性, 从而得到具有选择吸附性能的吸附材料; 并将包覆GO的MS海绵在80 ℃下用肼蒸气还原24 h, 制得疏水的吸附材料. Zhu等[22]将GO涂覆在自制的MS上, 于180 ℃加热6 h得到超疏水材料. San-Miguel等[23]在N2氛围下将商业MS加热到500～600 ℃高温退火来进行表面修饰. 但这些石墨烯修饰海绵的方法多数制备步骤繁琐或者能耗较高, 有些还会用到毒性较大的肼等物质. 通常还需要将基底与碳纳米管(CNT)[24]、炭黑[25]、聚偏二氟乙烯[26]或FeOOH[27]进行复合或修饰, 这也会增加吸附材料的制备成本. 此外, 将吸油材料与真空泵、循环泵等动力设备组合进行快速、连续的油水分离鲜见报道.为了增强石墨烯与海绵基底的结合强度, 同时降低能耗、减少对环境的污染, 本文采用绿色环保的表面修饰方法, 使GO在MS表面自组装形成还原氧化石墨烯(RGO)涂层, 紧密包覆在MS骨架上, 制得超疏水亲油的还原氧化石墨烯/三聚氰胺海绵(RGO-MS), 并对其微观形貌结构、疏水性能、机械性能、循环使用和吸附性能进行了表征; 将RGO-MS与真空泵和一些分液装置组合, 实现了连续的油水分离而且具有较高的分离效率, 这种方法可以节约劳动力、降低成本, 对环境也更加友好, 在水体净化、油污回收等环保领域有着广泛的应用前景.1 实验部分1.1 试剂与仪器鳞片石墨(32目), 青岛恒利德石墨有限公司; 浓硫酸、浓硝酸、盐酸、硫代硫酸钾、五氧化二磷、高锰酸钾、双氧水、 L-抗坏血酸、甲苯、正己烷、四氯化碳和二甲苯均为分析纯, 成都市科龙化工试剂厂; 调和油, 四川嘉里粮油工业有限公司; 玉米油, 山东三星玉米产业科技有限公司; 橄榄油, 中粮食品营销有限公司; 汽油, 中国石油化工集团有限公司; 真空泵油, 浙江宁波联亚化工有限公司; 三聚氰胺海绵, 成都嘉思登科技有限公司.X’Pert Pro型X射线衍射(XRD)仪, 荷兰帕纳科公司, Cu Kα射线, 加速电压和电流分别为40 kV和40 mA, 扫描步长0.02°/s; IDRaman Micro IM-52型拉曼光谱仪, 上海Oceanoptics公司; Nicolet 6700型傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪, 美国Thermo Scientific公司; EVO-MA15型扫描电子显微镜(SEM), 德国卡尔蔡司公司; OCA 25型号光学接触角测试仪, 德国Dataphysics公司; CMT4304型微机控制电子万能试验机, 深圳美斯特工业系统有限公司.1.2 氧化石墨烯(GO)的制备采用改进的Hummers法制备GO[28,29]. 将150 mL浓硫酸、 50 mL浓硝酸和5 g天然鳞片石墨依次加入到500 mL圆底烧瓶中, 室温下搅拌24 h, 再缓慢加入1 L超纯水稀释, 过滤、洗涤反应产物, 干燥后得到石墨粉. 将石墨粉、 300 mL浓硫酸、 6.2 g五氧化二磷和4.2 g硫代硫酸钾加入圆底烧瓶中, 于80 ℃搅拌反应5 h, 然后缓慢加入超纯水稀释, 过滤、洗涤、干燥得到预氧化的膨胀石墨. 将上述产物与200 mL浓硫酸混合后, 在低于15 ℃的条件下缓慢加入15 g高锰酸钾, 升温至35 ℃, 搅拌2 h, 加入2 L超纯水和10 mL 30% H2O2至溶液呈现亮黄色, 加入稀HCl洗涤, 再用超纯水反复洗涤, 直到pH值接近中性, 标定产物后配制成1mg/mL的GO溶液备用.1.3 RGO-MS的制备将50 mL 1 mg/mL的GO溶液加入100 mL烧杯中, 搅拌下加入200 μL L-抗坏血酸溶液(质量分数25%), 搅拌30 min, 将MS置于GO溶液中浸渍20 min, 期间用超声辅助浸渍, 浸渍完毕, 将包裹GO溶液的MS转移到反应釜(烧杯、表面皿或玻璃瓶)中, 封口后于80 ℃反应3 h. 将反应产物在水中浸泡48 h后, 经冷冻干燥得到RGO-MS.1.4 吸油性能测试将一定质量的RGO-MS分别浸渍到多种有机溶剂和油脂(甲苯、正己烷、四氯化碳、二甲苯、调和油、玉米油、橄榄油、汽油及泵油)中, 10 min后取出, 待无油品滴落时称重, 吸附能力(Qwt, g/g)用下式计算:Qwt=(m1-m0)/m0(1)式中: m0和m1(g)分别为吸附前后的质量.1.5 接触角测试将4 μL水滴滴到样品表面, 待液滴不再变化后, 记录液滴的图像, 利用Young-Laplace方程计算液滴的静态接触角. 通过注射器将4 μL水滴滴到样品表面, 然后将针头插在水滴的正中央, 缓慢注入3 μL水, 4 s后再将3 μL水抽出, 全程记录液滴的图像, 通过接触角测试仪计算得出前进角和后退角的差值, 即动态接触角/接触角滞后.1.6 吸附-挤压循环实验将一定质量的RGO-MS浸渍到正己烷和泵油中, 10 min后取出, 称重, 用钢尺将海绵压缩到原来高度的一半, 挤出吸附的油品, 之后再次浸渍于正己烷和泵油中, 重复上述步骤50次, 通过式(1)计算其吸附能力[29].1.7 连续油水分离实验通过自组装的连续分离装置对正己烷/水混合物进行浮油/水选择性分离实验[14,30,31]. 将RGO-MS放入多孔塑料管中, 用管子将真空泵和瓶子相连, 在真空驱动下, 利用RGO-MS选择吸附特性实现油水分离:Qt=(V1-V0)/(VRGO-MS·t)(2)式中: Qt[L/(m3·h)]为分离效率; V0和V1(L)分别为吸附前后油水混合物的体积; VRGO-MS(m3)为RGO-MS的体积; t(h)为将油脂吸附完全所用时间.对于重油/水的连续分离实验, 将RGO-MS放置在订制的分液漏斗的下面并用纱布固定, 将油水混合物加入分液漏斗中, 打开旋塞后在重力的驱动下实现水下重油和水的分离.2 结果与讨论2.1 X射线衍射(XRD)分析Fig.1 XRD patterns of MS(a) and RGO-MS(b)图1为MS和RGO-MS的XRD图. 可见, MS和RGO-MS均具有非晶结构, MS 具有2θ=11.1°和2θ=23.1°处的2个特征峰; 当MS骨架包覆RGO之后, MS在2θ=11.1°处的特征峰被掩盖, 仅保留石墨相2θ=23.8°处(002)面的特征峰, 表明MS骨架包覆了一层RGO.2.2 拉曼光谱分析由MS, GO-MS和RGO-MS的拉曼光谱谱图[图2(A)]可见, MS在975 cm-1处有明显的三嗪环特征峰, 当包覆一层GO和RGO涂层后, 该峰消失, 同时出现2个新的特征峰, 分别位于1316 cm-1(D峰)和1590 cm-1(G峰)处, 证明MS已经被完全包裹. 根据文献[32]报道, G峰是石墨的1个特征峰, D峰是与石墨结构中的缺陷相关的特征峰, 当六方网环结构层的有序度和规整度降低, 缺陷增多, 引起G峰宽化和D峰增强. 由图2(A)可见, RGO-MS中的ID/IG峰的强度高于GO-MS, 表明GO已被还原, 但仍然存在着结构的缺陷[32～35].Fig.2 Raman(A) and FTIR spectra(B) of MS(a), GO-MS(b) and RGO-MS(c) 2.3 红外光谱分析为了研究表面修饰过程中样品表面官能团的变化, 通过红外光谱对MS, GO-MS和RGO-MS进行了表征. 图2(B)为MS, GO-MS和RGO-MS的红外光谱图, 可见RGO-MS的谱线上1320 cm-1处—OH的吸收峰和1120 cm-1处C—O的吸收峰的强度低于GO-MS, 表明在反应过程中GO被还原, 但仍然保留部分含氧官能团. 此外, MS, GO-MS和RGO-MS均在810 cm-1处出现三嗪环的吸收峰, MS和RGO-MS中三嗪环的峰强无明显变化. 在涂覆GO和RGO之后, MS谱线上994 cm-1处的N—H吸收峰消失, GO-MS在1460 cm-1附近的C—N吸收峰的峰强明显高于MS和RGO-MS, 而RGO-MS中的C—N吸收峰强度则低于MS. 可见, GO和RGO不仅通过简单的物理作用涂覆在MS表面, 而且有化学键的生成. 这是因为GO中的含氧官能团与MS骨架上的—NH—基团发生了反应, 并且GO具有最多的含氧官能团, 除了MS本身的C—N之外, 还生成了较多的C—N键; RGO包覆在MS骨架后, 虽然有C—N生成, 但减少了MS裸露的C—N键, 使得C—N 减少[21,22,34].2.4 形貌分析Fig.3 Optical images of RGO-MS prepared with watch glasses(A) and beaker(B)采用本文方法可以通过不同的反应器皿来制备不同形状及大小的样品. 图3(A)和(B)为分别利用表面皿和烧杯制备的RGO-MS的光学照片, 可实现疏水吸油材料的可控制备. 图4为MS, RGO-MS和RGO-MS的SEM照片. 由图4(A)和(B)可知, MS 和RGO-MS均具有微米级孔径的柔性三维网络状结构, 说明负载一层RGO并未对初始的三维结构造成破坏, 这种疏松多孔结构对吸附油脂和保持海绵良好的韧性起着极其重要的作用. 从微观放大图可以看出, MS的骨架光滑无褶皱, 而负载一层RGO之后则变得粗糙, 类似于包覆了一层蜘蛛网状的膜状物, 表明RGO均匀地涂覆在MS骨架上. 图4(C)和(F)为RGO-MS在挤压弯曲后的SEM照片. 可以看出, 在挤压弯曲后, RGO-MS的孔结构依然完整, MS骨架表面负载的RGO并未脱落, 表明RGO-MS的抗压缩弯曲性能较好.Fig.4 SEM images of MS(A, D), GO-MS(B, E) and RGO-MS(C, F) after 30 squeezing and 20 twist tests Insets: the photographs of the corresponding sponges.2.5 机械性能RGO-MS的压缩应力-应变曲线[图5]呈现非线性、闭合的环状, 压缩曲线和回弹曲线无重合, 这是因为形变落后于应力变化而产生的滞后现象. 在压缩初期, 主要是RGO-MS内部的气泡因压缩而产生应变, 此时压缩应力较低, 应力曲线斜率也较低; 随着压缩应变逐渐增大, RGO-MS的气泡体积逐渐变小, 最后的压缩应变逐渐转变为RGO-MS的变形承担, 这时应力随应变的增加而急剧增加, 应力曲线斜率变大[36,37]. 当RGO-MS在体积分数为80%时, 可以承受25.2 kPa的压力, 比单纯GA承受更重的压力. 此外, RGO-MS在完成ε=50%的100次压缩循环后, 仅显示出轻微的塑性形变, 呈现出极好的循环性能和良好的机械性能. 从图5插图还可以发现, RGO-MS具有极好的韧性, 经过随意挤压和扭曲后仍能保持自身良好的形状. 从图4(C)可以发现, RGO-MS在经过30次的挤压和20次的扭曲测试之后, 仍然保持着三维网络结构, 而且从放大图可知, 骨架周围仍然包覆着RGO涂层, 表明RGO紧密地涂覆在MS骨架上, 不会因为挤压和扭曲而脱落.Fig.5 Compressive stress-strain curves of RGO-MS with different set strain of 40%, 60%, 80%, respectively(A) and cyclic compressive stress-strain curves of RGO-MS at 60% strain(B)Insets: the process of compressiontext(A) and the photograph of the twisted RGO-MS(B).2.6 润湿性由图6(A)和(B)可见, 经过改性后双亲的MS变成了疏水亲油的RGO-MS. 在图6(B)中, 很多水滴站立在RGO-MS表面并保持球形, 当油滴接触到RGO-MS表面会被瞬间吸收, 表明RGO-MS具有疏水亲油特性. 通过光学接触角测试仪测得RGO-MS对水的静态接触角为(163±10)°[图6(C)], 但超疏水的表面不仅要求静态疏水角>150°, 还需要具备动态接触角<10°的特性[7], 实验测得RGO-MS对水的动态接触角约为6°, 表明RGO-MS具备超疏水特性(图7), 其疏水性优于大多文献中报道的吸附材料(见表1). 这种疏水性是由RGO涂层的疏水性和海绵表面微纳米级的粗糙度协同作用所致.Fig.6 Optical images of static water droplet on the surface of MS(A) and RGO-MS(B, C) (C) Enlarged image of static water dropcet on the surface of RGO-MS.Fig.7 Dynamic contact angles test of water droplet on RGO-MS Volume of water droplet: (A) 4 μL; (B) 7 μL; (C) 4 μL.Table 1 Comparison of adsorption capacity of various adsorbentsAdsorbentContact angle/(°)Qwt/(g·g-1)Adsorption rate/(L·h-1)Cycle timeRef.RGO-MS163±1062—12018>50This workPEI/RGO-Polyurethane95.826.9—8.830[9]RGO114±220—86>10[17]GO-CNT147.6±221—3568[30]PDMS-graphene126.62—895[31]RGO135100—280<65[38]Nanodiamond- Polyurethane150±23—6010[39]RGO-MS15457—11220[40]2.7 吸附性能图8(A)示出了RGO-MS对不同油品的吸附量测定结果, 可见多孔的RGO-MS对不同的油脂和有机物均具有良好的吸附能力, 其对甲苯、正己烷、四氯化碳、二甲苯、调和油、玉米油、橄榄油、汽油和泵油的吸附量分别为72, 62, 120, 77, 105, 100, 92, 74和107 g/g. 除吸附能力外, 吸附材料的循环使用性能也是评价吸附材料的重要指标. 3种循环再利用的方法包括燃烧、蒸发和挤压, 其中, 挤压循环是一种简单且可以实现回收再利用油脂的方法, 同时不会造成二次污染. 因此, 本文采用吸附-挤压循环来评价RGO-MS的循环使用能力.Fig.8 Adsorption capacity towards oil and organic solvents over RGO-MS(A) and recycling adsorption performance towards hexane and pump oil over RGO-MS(B) Insets in (B) are the photographs of adsorption-squeezing process over RGO-MS.从图8(B)可以看出, RGO-MS被挤压到不足高度的1/2以挤出吸附的泵油, 当泵油被重新滴到RGO-MS表面时, RGO-MS迅速恢复到原来的高度; 经过50次吸附-挤压循环后, RGO-MS依然保持原有的形状和较高的吸附能力, 第50次的吸附量高达其初始吸附量的96.4%(泵油)和92%(正己烷), 表明RGO-MS具有良好的机械强度和循环再利用特性. 以MS(ρ约为5.5 mg/cm3)为基底制备的RGO-MS(ρ约为8.4 mg/cm3)与单纯的GA(ρ约为9.1 mg/cm3)[14]相比, 不仅机械性能有所提升, 而且在吸附相同质量油脂的同时, 制备RGO-MS消耗的GO减少了, 生产成本也降低了.Fig.9 Selective adsorption of RGO-MS for floating oil(pump oil)(A) and underwater heavy oil(phenixin)(B)RGO-MS除了具有良好的吸附能力, 还具良好的选择吸附性. 由图9(A)可见, RGO-MS有选择地吸附了漂浮在水面上的泵油, 从而实现水上油脂和水的分离. 同样, 当RGO-MS接近水下被油红染红的CCl4时, 可以在1 s内迅速吸收CCl4液滴[图9(B)]; 同时发现, 未吸附CCl4的RGO-MS表面仍然有一层致密的微小气泡, 表明RGO-MS即使被放置在水面以下, 仍然保持着自身良好的疏水特性. 由此可见,RGO-MS可以容易地实现水体净化, 在油水分离的环保领域具备极大的潜力.2.8 连续油水分离性能Fig.10 Change of non-turbulent floating oil liquid level in continuous oil-water separation process with RGO-MS at different time Time/s: (A) 0; (B) 5; (C) 10; (D) 20.Fig.11 Change of turbulent floating oil liquid level in continuous oil-water separation process with RGO-MS at different time Time/s: (A) 0; (B) 5; (C) 20; (D) 30.Fig.12 Change of heavy oil liquid level in continuous oil-water separation process with RGO-MS at different time为了达到从大面积的水中分离出油脂的目的, 利用真空驱动的连续分离系统来实现油水混合物的高效分离. 在超疏水亲油的RGO-MS吸附正己烷后, 通过真空驱动力将吸附的正己烷收集起来, 以实现连续不断的吸附. 由图10可见, 在静止油水混合物中, 100 mL正己烷在20 s内被吸附完全, 然而烧杯中的水位保持不变, 实现了真正意义上的油水分离. 这种分离手段不仅节省了劳动力和时间、减低成本, 还提高油水分离效率. 为了接近实际情况, 在连续吸附过程中加入磁力搅拌来模拟油水混合物的湍流状态(图11). 即便油水混合物在激烈搅拌的情况下, RGO-MS可以在30 s内将100 mL的正己烷完全从水中除去, 并且不吸水, 表明即使在恶劣情况下, RGO-MS因其自身良好的超疏水亲油特性和机械强度仍然可以很好地完成油水分离. 在静止和湍流的油水体系中, 4 cm3的RGO-MS每小时分别可以选择性地吸附18 L和12 L正己烷, 由式(2)计算得出在静止和湍流情况下的分离效率分别可达4.5×106和3×106 L/(m3·h), 充分显示了RGO-MS优异的选择吸附能力. 表1给出本文制备的RGO-MS与其它吸附材料的吸附数据, 可见, RGO-MS的吸附能力、疏水性和循环性能得到了极大的提高, 在油水混合物的快速处理方面具有很大的潜力.对于吸附材料来说, 实现连续、有选择性的吸附水下重油更是面临的极大挑战, 这要求吸附材料必须具备选择吸附特性以及高的机械强度, 才能保证在重油分离的过程中不会被损坏. RGO-MS因其自身优异的性能可用作重力驱动下的重油/水混合物分离的分离膜, 由图12可见, RGO-MS膜只允许水下的油脂CCl4通过, 从而利用重力驱动实现了重油/水混合物的连续分离. 这2种连续分离方法便于回收大量的油脂以及循环再利用, 可以快速高效地解决油水污染问题, 并不产生二次污染.3 结论通过浸渍法将GO包覆在MS骨架上, 利用低温、绿色还原剂使GO还原成RGO并紧密地包覆在MS骨架上, 制备了超疏水亲油的RGO-MS. RGO-MS对多种有机物和油脂具有良好的吸附能力(62～107 g/g), 并具有良好的循环使用性能, 在完成50次吸附-挤压循环之后仍保持90%以上的吸附能力. RGO-MS对水上浮油和水下重油均具有优异的吸附能力, 且可以实现连续分离; 在静止和湍流的浮油/水体系中, 其分离效率分别可达4.5×106和3×106 L/(m3·h). 因此, RGO-MS在处理油脂和有机物泄漏造成的大面积污染方面具有巨大的应用前景, 其简单的制备方法、良好的吸附性能、优异的循环使用性能和高效快速油水分离使RGO-MS大规模应用在实际油污处理中成为可能.参考文献【相关文献】[1] Schrope M., Nature, 2011, 472(7342), 152—154[2] Ivshina I. B., Kuyukina M. S., Krivoruchko A. V., Elkin A. A., Makarov S. O., CunninghamC. J., Peshkur T. A., Atlas R. M., Philp J. C., Environ. Sci.: Processes Impacts, 2015, 17,1201—1219[3] Dubansky B., Whitehead A., Miller J. T., Rice C. D., Galvez F., Environ. Sci. Technol., 2013, 47(10), 5074—5082[4] Joye S. B., Science, 2015, 349(6248), 592—593[5] Zahed M. A., Aziz H. A., Isa M. H., Mohajeri L., Mohajeri S., Bioresource Technol., 2010, 101(24), 9455—9460[6] Broje V., Keller A. A., Environ. Sci. Technol., 2006, 40(24), 7914—7918[7] Wan W. C., Lin Y. H., Prakash A., Zhou Y., J. Mater. Chem. A, 2016, 4(48), 18687—18705[8] Wei Q. F., Mather R. R., Fotheringham A. F., Yang R. D., Mar. Pollut. Bull., 2003, 46(6), 780—783[9] Periasamy A. P., Wu W. P., Ravindranath R., Roy P., Lin G. L., Chang H. T., Mar. Pollut. Bull., 2017, 114(2), 888—895[10] Gupta S., Tai N. H., J. Mater. Chem. A, 2016, 4(5), 1550—1565[11] Pham V. H., Dickerson J. H., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6(16), 14181—14188[12] Lei Z. W., Zhang G. Z., Deng Y. H., Wang C. Y., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9(10), 8967—8974[13] Yu C. L., Yu C. M., Cui L. Y., Song Z. Y., Zhao X. Y., Ma Y., Jiang L., Adv. Mater. Interfaces, 2017, 4(3), 1600862[14] Qiu L. J., Wan W. C., Tong Z. Q., Zhang R. Y., Li L. N., Zhou Y., New J. Chem., 2018, 42, 1003—1009[15] Hu H., Zhao Z. B., Wan W. B., Gogotsi Y., Qiu J. S., Adv. Mater., 2013, 25(15), 2219—2223[16] Sun Y. R., Yang M. X., Yu F., Chen J. H., Ma J., Prog. Chem., 2015, 27(8), 1133—1146(孙怡然, 杨明轩, 于飞, 陈君红, 马杰. 化学进展, 2015, 27(8), 1133—1146)[17] Bi H. C., Xie X., Yin K. B., Zhou Y. L., Wan S., He L. B., Xu F., Banhart F., Sun L. T., Ruoff R. S., Adv. Funct. Mater., 2012, 22, 4421—4425[18] Xiao J. L., Zhang J. F., Lv W. Y., Song Y. H., Zheng Q., Carbon, 2017, 123, 354—363[19] Sun H. Y., Xu Z., Gao C., Adv. Mater., 2013, 25(18), 2554—2560[20] Chen Z. X., Lu H. B., Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(9), 2020—2033(陈仲欣, 卢红斌. 高等学校化学学报, 2013, 34(9), 2020—2033)[21] Wang Z. T., Xiao C. F., Zhao J., Hu X., Xu N. K., Chem. J. Chinese Universities, 2014,35(11), 2410—2417(王子涛, 肖长发, 赵健, 胡霄, 徐乃库. 高等学校化学学报, 2014, 35(11), 2410—2417)[22] Zhu H. G., Chen D. Y., An W., Li N. J., Xu Q. F., Li H., He J. H., Lu J. M., Small, 2015,11(39), 5222—5229[23] Stolz A., Floch S. L., Reinert L., Ramos S. M. M., Tuaillon-Combes J., Soneda Y., Chaudet P., Baillis D., Blanchard N., Duclaux L., San-Miguel A., Carbon, 2016, 107, 198—208[24] Dong X. C., Chen J., Ma Y. W., Wang J., Chan-Park M. B., Liu X. M., Wang L. H., Huang W., Chen P., Chem. Commun., 2012, 48(86), 10660—10662[25] Ji C. H., Zhang K., Li L., Chen X. X., Hu J. L., Yan D. Y., Xiao G. Y., He X. H., J. Mater. Chem. A, 2017, 5(22), 11263—11270[26] Li R., Chen C. B., Li J., Xu L. M., Xiao G. Y., Yan D. Y., J. Mater. Chem. A, 2014, 2(9), 3057—3064[27] Cong H. P., Ren X. C., Wang P., Yu S. H., ACS Nano, 2012, 6(3), 2693—2703[28] Wan W. C., Zhang F., Yu S., Zhang R. Y., Zhou Y., New J. Chem., 2016, 40(4), 3040—3046[29] Wan W. C., Zhang R. Y., Li W., Liu H., Lin Y. H., Li L. N., Zhou Y., Environ. Sci.: Nano, 2016, 3, 107—113[30] Kabiri S., Tran D. N. H., Altalhi T., Losic D., Carbon, 2014, 80, 523—533[31] Tran D. N. H., Kabiri S., Sim T. R., Losic D., Environ. Sci.: Water Res. Technol., 2015, 1, 298—305[32] Yang D. X., Velamakanni A., Bozoklu G., Park S., Stoller M., Piner R. D., Stankovich S., Jung I., Field D. A., Ventrice C. A., Ruoff R. S., Carbon, 2009, 47(1), 145—152[33] Ge J., Shi L. A., Wang Y. C., Zhao H. Y., Yao H. B., Zhu Y. B., Zhang Y., Zhu H. W., Wu H. A, Yu S. H., Nat. Nanotechnol., 2017, 12, 434—440[34] Stankovich S., Dikin D. A., Piner R. D., Kohlhaas K. A., Kleinhammes A., Jia Y. Y., Wu Y., Nguyen S. T., Ruoff R. S., Carbon, 2007, 45(7), 1558—1565[35] Zhang J. L., Yang H. J., Shen G. X., Cheng P., Zhang J. Y., Guo S. W., Chem. Commun., 2010, 46, 1112—1114[36] Yao H. B., Huang G., Cui C. H., Wang X. H., Yu S. H., Adv. Mater., 2011, 23(32), 3643—3647[37] Kuang J., Liu L. Q., Gao Y., Zhou D., Chen Z., Han B. H., Zhang Z., Nanoscale, 2013,5(24), 12171—12177[38] He Y. L., Li J. H., Luo K., Li L. F., Chen J. B., Li J. Y., Ind. Eng. Chem. Res., 2016, 55(13), 3775—3781[39] Cao N., Yang B., Barras A., Szunerits S., Boukherroub R., Chem. Eng. J., 2017, 307, 319—325[40] Song S., Yang H., Su C. P., Jiang Z. B., Lu Z., Chem. Eng. J., 2016, 306, 504—511。

石墨烯——一种划时代的新材料

由于石墨烯的厚度小于DNA链中相邻碱基之间的距离以及DNA四种碱基之间存在电子指纹，因此，石墨烯有望实现直接的、快速的、低成本的基因电子测序技术。
4.低成本石墨烯锂电池
利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，美国研究人员开发出一种新型蓄电池，可以将充电时间从过去的数小时缩短到不到一分钟。
新型石墨烯锂电池实验阶段的成功，无疑将成为电池产业的一个新的发展点。电池技术正处在铅酸电池和传统锂电池的发展均遇瓶颈的阶段，石墨烯储能设备的研制成功，将为电池产业乃至电动车产业带来新的变革。
5. 全球最小光学调制器
据2011年的报道，美国华裔科学家张翔的研究团队使用石墨烯研制出了一款调制器。科学家表示，这个只有头发丝四百分之一细的光学调制器具备的高速信号传输能力，有望将互联网速度提高一万倍，一秒钟内下载一部高清电影指日可待。这项研究的突破点就在于，石墨烯是世界上最薄却最坚硬的纳米材料，只有用它才能做成一个高速、对热不敏感、宽带、廉价和小尺寸的调制器，从而解决了业界长期未能解决的问题。
据 2012年1月报道，江南石墨烯研究院对外发布，首款手机用石墨烯电容触摸屏已在常州研制成功。
又有报道，中科院重庆研究院已经成功制备出 7英寸的石墨烯触摸屏。
值得一提的是,石墨烯具备很好的柔性,也即是说,用它制作的屏幕在一定程度上可以弯曲折叠,不会造成损坏。
3.用于基因电子测序
这项技术初期将会率先被应用在监视器与卫星影像领域。但它终将会被应用在一般的数码相机、摄影机上。而且，他们承诺，假若真的进入消费领域，这个以石墨烯打造的最新感光元件，还可让制造成本压到现今的15%低。不难想像，石墨烯将对摄影带来新的技术冲击——更高感度、更省电、更便宜。
13.是一种优良的改性剂

中科院在塑料生物降解领域取得重大突破

中科院在塑料生物降解领域取得重大突破中科院科学家近日在塑料生物降解领域取得重大突破：研究人员首次发现能够高效降解聚氨酯塑料的新菌种——塔宾曲霉菌，该真菌有望成为未来治理白色污染的“利器”。

这项成果已发表在国际权威期刊《环境污染》上。

“聚氨酯的快速发展带来了其废弃物污染环境等问题。

”据论文通讯作者、项目负责人中科院昆明植物研究所研究员许建初介绍，目前聚氨酯材料的化学降解主要包括水解、热降解、光降解等，但这类降解成本高且易产生二次污染，而更为环保的生物降解一直是全球塑料污染研究的难点。

“真菌的生物降解是治理合成塑料污染的重要途径，”许建初指出，全球科学家在上世纪９０年代就开始研究塑料生物降解，先后发现了几十种降解塑料的真菌，但由于其降解效率低、降解不彻底而作罢。

此次中科院研究组从城市垃圾中分离出的用于降解塑料的新型真菌，被鉴定命名为“塔宾曲霉菌”。

实验室研究发现，它可以在聚氨酯表面生长，并通过生长过程中产生的酶和塑料发生生物反应，破坏塑料分子间或聚合物间的化学键；同时，这一真菌还利用了其菌丝的物理强度，用以“掰开”塑料聚合物。

研究指出，在“塔宾曲霉菌”作用下，原本在自然环境中难以降解的塑料，两周就可以明显看到生物降解过程，两个月后其培养基上的塑料聚合物基本消失。

“当然其降解效率还受到多种环境因素影响，包括酸碱度、温度以及所使用的培养基类型，”许建初表示，“未来，科研人员将逐步确定这一真菌大规模快速繁殖和塑料生物降解的理想条件，为产业化利用真菌降解塑料垃圾、治理塑料垃圾污染奠定基础。

宁波材料所在生物可降解油水分离材料研究中取得进展近些年，石油泄漏事故频发，引发了严重的环境污染问题，给经济社会的可持续发展以及人们的生产生活带来了严重影响。

为了维护良好的生态环境和人类的健康，保护有限的水资源，对含油污水体进行有效分离就显得尤为重要，也因此，具有油水分离功能的新型材料成为了科学家关注的焦点之一。

目前，利技术创新 Technological Innovation用特殊浸润性表面比如超疏水表面、超亲水表面等进行油水分离已成为功能材料研究的热点。

新型血液透析膜摆脱石油基材料依赖

5中国产业用纺织品行业协会市场与行情技术纺织品新型血液透析膜摆脱石油基材料依赖近日，中科院宁波材料技术与工程研究所高分子事业部功能膜团队，首次研发出生物基聚合物中空纤维血液透析膜。

该膜材料具有良好的血液透析性能、生物相容性及可控降解性能，有望用于血液透析领域，替代目前传统的石油基聚合物透析膜材料。

血液透析是维持末期肾脏病患者生命的重要手段，而透析膜是血液透析器的核心部分。

由于对血液净化用材料的要求非常苛刻，实际获得广泛临床应用的膜材料非常少，主要有醋酸纤维素膜和聚砜膜两大类。

聚乳酸来源于玉米秸秆、稻草等，减少对石油基材料的依赖，且材料成本只有聚砜的5左右。

聚乳酸膜的成型、制备技术亦可利用现有纺丝设备进行改进。

与现有的聚砜基血液透析膜材料相比，聚乳酸具有更好的生物相容性。

宁波材料所副研究员刘富介绍：“现在用的聚砜膜，应用过程中可能出现凝血现象，因此需要后续的生物相容性改性；而聚乳酸天然的生物相容性使其和人体血管表面性质更加相近，应用过程不会发生凝血现象。

”可控降解性能是聚乳酸的另一个突出优点，这有利于一次性透析器用品的用后处理，可减少环境污染。

该生物基聚合物中空纤维透析膜的制备方法已经申请了国家发明专利，有望用于新一代的血液透析器。