摘要：应对石油泄漏和工业废水带来的环境挑战对于可持续发展至关重要。石墨烯气凝胶具有高比表面积、优异的结构可调性和出色的化学稳定性，因此具有作为高效吸附剂的巨大潜力。在现有的制造方法中，水热自组装技术因其低成本、高可调性和良好的可扩展性而脱颖而出。然而，自组装过程中石
1成果简介
应对石油泄漏和工业废水带来的环境挑战对于可持续发展至关重要。石墨烯气凝胶具有高比表面积、优异的结构可调性和出色的化学稳定性，因此具有作为高效吸附剂的巨大潜力。在现有的制造方法中，水热自组装技术因其低成本、高可调性和良好的可扩展性而脱颖而出。然而，自组装过程中石墨烯层的堆叠和团聚导致的脆性仍然是一个重大挑战。
本文， 中国热带农业科学院农产品加工研究所Zirong Luo、陶金龙 副研究员等研究人员在《RSC Adv》期刊发表名为“Hydrophobic dual-polymer–reinforced graphene composite aerogel for efficient water–oil separation”的论文，研究提出了一种绿色、高效的自组装策略，将一步水热法与溶液浸泡法相结合，制备出一种PDMS涂层环氧化天然橡胶-石墨烯复合气凝胶（P@EGA）。
所制备的气凝胶具有高比表面积（482.362m2 g-1）、从微孔到大孔的分层孔分布、超低密度（0.0104gcm-3）和优异的疏水性（接触角=147.6°）。值得注意的是，在80%应变下进行50次压缩释放循环后，它仍能保持97.54%的压缩应力，并在500g负载下迅速恢复形状。P@EGA气凝胶对各种油类和有机溶剂具有出色的吸附能力（65.37-132.75gg-1），可在0.4秒内完全吸附油类，并且通过简单的挤压即可轻松再生。此外，它在重力驱动和动力水油分离系统中的双重功能也凸显了其在环境修复方面的广泛应用潜力。
2图文导读
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.
3小结
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。
DOI来源：科学那些事
