利用石墨烯海绵清理泄露的原油

自从石墨烯被发现和成功分离以后,物理学家就被这种二维材料表现出的独特物理性质所吸引,而材料学家则希望利用其独特的性质发展一个或多个“杀手级应用(killer applications)”。石墨烯由于优异的电学、机械和热性能,使得其可以发展许多高科技应用,包括透明导体、高分子复合材料的填料、电子散热片等。然而,根据最近 Rodney Ruoff 教授及其合作者的研究结果,石墨烯的另一个更实际的应用:原油泄露清理,可能会在市场上击败其相关的所有高科技应用

已经有许多不同类型的材料被提出或测试用于清理泄露原油,包括聚合物、活性炭,甚至锯木屑。在这一应用中,吸收物对油层的选择性吸附能力至关重要,同时吸收物本身的毒性也是一个重要的考虑因素。

在Ruoff的实验中,通过减小石墨烯氧化,随后施加水热成型过程使材料达到具有高表面积的形态,制备得到海绵状结构的石墨烯。研究者们随后通过利用这种材料去除人工海水中许多商业石油产品( 包括煤油、泵油、油脂和有机溶剂等 )来检验其吸油性能。

实验结果表明,石墨烯海绵材料吸收了超过其本身重量86倍的油污,超过其他任何常见吸收剂的吸油能力。其吸收的碳氢化合物随后通过简单地加热回收,回收率能达到99%。通过这一过程,石墨烯海绵可以重新生成,并且重复使用10次以上,其性能丝毫不会下降。这些令人振奋的实验的结果给解决自然环境中不幸的原油泄漏事件带来了新的希望,同时这项技术也可以应用于许多常规污水处理和工业分离领域。石墨烯的高科技应用将要到来,但是随着石墨烯海绵这一技术的不断完善,石墨烯的第一个“杀手级”应用可能根本与高科技无关。