5月21日，記者了解到，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所城市污染物轉(zhuǎn)化重點實驗室鄭煜銘研究團(tuán)隊利用新型靜電紡-支撐體分散液接收技術(shù)，以界面化學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，開發(fā)出了一種性能優(yōu)異的碳納米纖維/氧化石墨烯復(fù)合氣凝膠（CNF/GOAs）。CNF/GOAs展現(xiàn)出高吸油容量（自重的120-286倍），其內(nèi)部為一維碳納米纖維與二維氧化石墨烯片層組裝形成開孔網(wǎng)絡(luò)，具有優(yōu)異的機(jī)械性能，可通過直接燃燒或機(jī)械擠壓的方式循環(huán)利用。該研究為提高水中油污處理效率提供了新材料，也為三維納米纖維微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)控提供了新思路。
2017年6月，印度洋發(fā)生一起重大溢油事故，一艘載有5000多噸原油的油輪沉沒，再次凸顯了制定有效控制溢油事故的緊迫性。石油泄漏會嚴(yán)重影響人類和環(huán)境，到目前為止，已經(jīng)開發(fā)了許多溢油修復(fù)技術(shù)，如油柵、撇油器、吸油劑、擴(kuò)散、燃燒和生物降解等。與其他技術(shù)相比，物理吸附法被認(rèn)為是最簡單、最經(jīng)濟(jì)的方法，在應(yīng)急處理中可以快速清除溢油，對環(huán)境的影響較小。然而，聚丙烯等工業(yè)吸油劑的吸油能力和選擇性普遍較差。
許多研究者致力于設(shè)計具有高吸收率和高選擇性的理想溢油吸附劑。其中，碳基氣凝膠因其超低密度、高孔隙率而受到廣泛關(guān)注。生物炭氣凝膠(CAs)雖然相對便宜、環(huán)保，但往往具有較低的吸附能力和較差的機(jī)械強(qiáng)度。為了提高其機(jī)械強(qiáng)度，通常將單層石墨烯(具有獨特的二維(2D)結(jié)構(gòu))加入CNT基氣凝膠中。由于組裝三維氣凝膠結(jié)構(gòu)需要較高的堆積密度，大量消耗碳納米管和石墨烯顯著增加了生產(chǎn)成本。目前，三維靜電紡絲納米纖維氣凝膠的制備受到了廣泛的關(guān)注，但制備過程繁瑣，制備條件嚴(yán)格。因此，迫切需要一種更簡便的方法來構(gòu)建基于電紡納米纖維的CAs。
石油化工是我國重要的支柱型產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用；但是在石油開采、運輸、煉制等過程中引發(fā)的溢油事故會給水生態(tài)環(huán)境以及人類健康帶來嚴(yán)重危害；溢油事故的主要處理方法中物理吸收法因其操作簡單、二次污染小、能快速轉(zhuǎn)移水面油污等優(yōu)勢，已得到廣泛應(yīng)用；但目前使用商用吸油氈存在吸收容量較低、選擇性較差、不易回收等不足；因此，開發(fā)具有高吸收容量和可再生使用的吸油材料有重要意義。
石油污染將嚴(yán)重影響水環(huán)境的健康，有必要設(shè)計具有較大吸收能力和高選擇性的理想吸油劑來有效凈化受污染的水。為吸收石油而制備高性能的碳?xì)饽z已引起越來越多的關(guān)注，但挑戰(zhàn)依然存在。本文介紹了一種簡單的機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)三維（3d）納米纖維氣凝膠的制備方法，主要是通過支持劑液體輔助收集-電紡技術(shù)，根據(jù)液-固界面理論，采用浸漬法測量納米纖維的浸漬能力。尤其是電紡聚丙烯腈（pan）納米纖維（nfs）直接收集在石墨烯氧化物（go）水分散體中，在電紡過程中連續(xù)的纖維骨架與二維（2d）go片組裝在一起形成開放的多孔網(wǎng)絡(luò)，基本上避免了以前使用的繁瑣的制備步驟（納米纖維膜切割和再交聯(lián)）。由于開放的多孔網(wǎng)絡(luò)保證了氣凝膠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，氣凝膠堆積過程中所需的進(jìn)料量大大降低，在后續(xù)的冷凍干燥過程中對預(yù)凍溫度和預(yù)凍方式?jīng)]有嚴(yán)格的要求。此外，在熱處理pan nf/go復(fù)合氣凝膠之后，獲得了蓬松的碳納米纖維/go氣凝膠(cnf/goas)，顯示出超低密度(2-3mg/ml)和極大的壓縮性(80%)。在蒸汽沉積對聚二甲基硅氧烷進(jìn)行疏水性改性后，CNF/goas對多種油具有較高的吸收能力（120–286 wt/wt）。由于防火性能好，彈性大，只需通過燃燒或機(jī)械擠壓即可回收，經(jīng)過10個循環(huán)仍具有較大的吸收能力，可大規(guī)模應(yīng)用。
相關(guān)研究成果以Facile synthesis of electrospun carbon nanofiber/graphene oxide composite aerogels for high efficiency oils absorption 為題發(fā)表于Environment International, 128, 37-45。城市環(huán)境所碩士生林英正為第一作者，研究員鄭煜銘為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金面上項目（51578525）的資助。
