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                杨卓鸿团队/李永涛团队在环境修复材料领域取得新进展

                审核发布:宣传部 曾子焉 来源单位及审核人:材料与能源学院 徐正春 发布时间:2022-12-09浏览次数:43

                  近日,我校材料与能源学院杨卓鸿教授研究团队联合资源环境学院李永涛教授团队在环境修复材料领域取得新进展,相关研究成果以“Magnetic, self–heating and superhydrophobic sponge for solar–driven high–viscosity oil–water separation”(论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130553)为题在环境科学与生态学领域知名期刊Journal of Hazardous Materials(中科院一区Top,影响因子 14.224)上发表。论文共同第一作者为我校博士后楚状状和2021级硕士研究生冯逸彬,通讯作者为杨卓鸿教授、杨宇副教授和李永涛教授,研究得到了广东省自然资源厅项目、广州市科技计划项目、博士后面上及特别(站中)资助等项目的支持。

                  近年来,尽管可再生能源产业取得了进展,但全球石油开采、销售和消费仍在持续增长。然而,溢油和含油废水排放的风险将持续增加,这严重影响生态环境和海洋经济的可持续发展。因此,开发经济、通用的材料来有效治理溢油危险,尤其是高粘度含油污染物,是至关重要、也是极具挑战性的。

                  鉴于此,该工作利用贻贝仿生类材料聚多巴胺具有的超强黏附特性、金属离子吸附性能及光热效应,通过多巴胺自聚沉积、聚合物辅助金属沉积、表面疏水改性工艺,构建了一种兼具光/磁热转换能力、自清洁的超疏水磁性多孔海绵。该海绵表现出快速的油吸附行为和良好的吸油能力,可以吸附自身干重最高达50.6倍或自身体积90%以上的油类化合物;由于沉积了磁性金属层,该海绵能够在外界磁场作用下移动到指定的污染区域进行溢油的清理,且可以在电磁感应加热器的作用下,实现高粘度油的快速吸附;此外,该海绵还表现出优异的耐用性(经80次循环试验,吸油能力仅降低10%左右)和储存稳定性(保存3个月,海绵仍具有良好吸油能力);最后,该海绵可以容易地组装成重力驱动或泵驱动的油水分离器件,以实现不同密度油类污染物的有效清理。更重要的是,得益于聚多巴胺优异的光热效应及金属的热传导能力,该海绵可以在太阳光下快速升温至60 °C左右,从而实现了水面高粘度溢油的快速去除。该工作为高效、低成本、光/磁热驱动高粘度油水分离材料的设计提供了新思路、新策略,并在溢油清理等环境修复方面展现出良好的应用前景。

                  杨卓鸿教授团队自2020年以来,利用可再生生物质木材资源功能化以及金属稳定沉积工艺,在油水分离材料、有机污染物降解材料、重金属离子吸附材料等环境修复材料方面取得进展,研究成果在环境科学与生态学、材料科学、工程技术等国际学术期刊上发表多篇研究论文,构筑了系列金属化复合材料用于有机污染物的催化降解(Separation and Purification Technology 2022, 297: 121508; Industrial Crops and Products 2022, 187: 115387; Journal of Hazardous Materials 2021, 420: 126622)、超疏水磁性木基复合材料用于油水分离领域(Carbohydrate Polymers 2022, 277: 118787)、富胺基/可压缩木基复合材料用于重金属离子的有效吸附(Composites Science and Technology 2020, 198: 108320)。研究工作为天然可再生生物质材料的功能化设计及其在环境修复材料领域的应用提供了一定的理论和实践基础。

                文图/材料与能源学院 楚状状


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