顆粒在線訊：工業(yè)含油廢水的排放和海上石油泄漏所造成的含油廢水污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅人類健康和生態(tài)環(huán)境。超疏水吸油材料因其高孔隙率、出色的吸附能力和重復(fù)使用性在油/有機(jī)溶劑與水的選擇性分離中得到了廣泛關(guān)注。在高度乳化的水包油型乳液分離方面，超疏水吸附材料表面捕獲的空氣墊形成的固（超疏水吸附材料表面）/氣（空氣墊）/液（水）/液（油滴）多相結(jié)構(gòu)嚴(yán)重阻礙了超疏水吸附材料與水包油型液滴之間相互作用，導(dǎo)致這些材料不能有效地從水包油乳液中分離出油污染物。如何通過材料結(jié)構(gòu)與表面化學(xué)性質(zhì)的設(shè)計與精細(xì)調(diào)控來增強(qiáng)多相體系下界面間的相互作用，實現(xiàn)油水乳液的高效分離仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的難題。

　　近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋環(huán)境材料團(tuán)隊博士生徐勇、研究員曾志翔、副研究員王剛基于在超浸潤材料的制備及其油水分離方面的研究基礎(chǔ)，受沙漠甲蟲背部集水和定向水輸送能力的反向啟發(fā)，通過二維材料的表面微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及表面分子修飾，設(shè)計開發(fā)了一種基于超疏水/親水組合和光熱輔助循環(huán)再生的磁性破乳顆粒。

　　該工作采用一步溶劑熱法和機(jī)械球磨法在氧化石墨烯（GO）表面構(gòu)建出類沙漠甲蟲背部的仿生微結(jié)構(gòu)。基于Fe3O4晶粒橋接的超疏水/親水微結(jié)構(gòu)賦予磁性復(fù)合顆粒（Fe3O4/GO@C-SR）在空氣中表現(xiàn)出較高的疏水性/親油性，在水下表現(xiàn)出較高的疏油性。在超疏水/親水復(fù)合結(jié)構(gòu)定向油吸附和局部阻隔效應(yīng)的協(xié)同作用下，F(xiàn)e3O4/GO@C-SR顆?？蓪崿F(xiàn)水包油乳液的快速破乳、微小油滴的連續(xù)捕獲和聚并。此外，引入Fe3O4晶粒和炭黑顆粒可以改善GO微米片在寬帶波長中的光吸收率，有效提高了Fe3O4/GO@C-SR顆粒的光熱性能。優(yōu)異的油水分離性能和綠色節(jié)能的回收再生性能，使得Fe3O4/GO@C-SR顆粒有望在含油廢水處理領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

　　該工作以Desert beetle-like microstructures bridged by magnetic Fe3O4 grains for enhancing oil-in-water emulsion separation performance and solar-assisted recyclability of graphene oxide為題發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金青年基金項目、國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金項目及中科院海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室開放項目等的資助。

　?。╝）受沙漠甲蟲背部啟發(fā)的Fe3O4/GO@C-SR顆粒的制備示意圖；（b）Stenocara甲蟲背部具有集水和保水作用的親水/超疏水微結(jié)構(gòu)示意圖；（c）Fe3O4/GO@C-SR顆粒的微觀形貌；（d）添加量對Fe3O4/GO@C-SR顆粒乳液分離性能的影響；（e）Fe3O4/GO@C-SR顆粒對水包原油乳液的分離機(jī)理