Page 15 - 《精细化工》2022年第3期

第 3 期 许文龙，等: 石墨烯基气凝胶的制备及其油吸附性能研究进展 ·437·

的吸附量。石墨烯基气凝胶疏水性的提高一方面是 后，样品表面变得更粗糙，表面能更低，更有利于
通过对疏水性材料进行表面改性；另一方面是提高 对油的吸收和保留，从而导致吸附容量的增加。不
材料的表面粗糙度。LUO 等 [59] 以魔芋葡甘聚糖为柔 同石墨烯基气凝胶的水接触角与油吸附能力总结如
性骨架，采用两步水热法制备了魔芋葡甘聚糖 表 1 所示。由表 1 可知，以不同材料与石墨烯复合
（KGM）和 RGO 互穿网络柔性 KGM-RGO 气凝胶。 得到的气凝胶的疏水程度是不同的，这说明若要得
然后，采用十八烷基三氯硅烷（OTS）作为超疏水 到不同疏水程度的石墨烯基气凝胶，则可选择不同
改性剂，进一步制备了超疏水性的 OTS@KGM-rGO 材料与石墨烯进行复合；此外，以不同材料与石墨
气凝胶。通过对一系列不同油品的吸附发现， 烯复合得到的气凝胶的整体密度也是不同的，通常
OTS@KGM-rGO 气凝胶对不同油品吸附能力均高 石墨烯基气凝胶的整体密度越低，其对油品的吸附
于 KGM-RGO 气凝胶。这是因为，经 OTS 表面改性 能力越强。

表 1 不同石墨烯基气凝胶的水接触角与油吸附能力
Table 1 Water contact angle and oil adsorption capacities of different graphene-based aerogels
3
石墨烯基气凝胶 与石墨烯复合的材料 水接触角/(°) 整体密度/(mg/cm ) 吸油量/(g/g) 文献
OTS@KGM-rGO OTS@KGM 150.3 11.4 50.66~90.93 [59]
CNF/PVA/GO aerogel CNF/PVA 156 18.41 57~97 [60]
Nanocellulose/graphene aerogel Cellulose nanocrystal 130 18 25~58 [62]
Lignin-modified graphene aerogel Lignin 127 3 167~350 [63]
Graphene/polyvinyl alcohol/cellulose Polyvinyl alcohol/ 140 6.17 155~288 [64]
nanofiber aerogel cellulose nanofiber
Reduced graphene oxide-coated Polyurethane sponge 153 — 37 [65]
polyurethane sponge
“—”代表未给出；CNF—Cellulose nanofibers；PVA—polyvinyl alcohol。

2.2 石墨烯基气凝胶的孔径及孔隙率的影响 的吸附量大，这是因为，石墨烯基气凝胶的孔隙未
除疏水性外，孔径及孔隙率也是影响石墨烯基 被油品完全填充，应是气凝胶的内部存在油品“不
气凝胶的油吸附性能的重要因素。DENG 等 [66] 对不 可及”的孔道，这些孔道可能是封闭的或是存在扩
同孔径的石墨烯气凝胶进行了吸油性能研究，结果 散阻力过大的微孔。不同石墨烯基气凝胶的孔隙率
表明，油吸附容量与石墨烯泡沫的孔径呈正相关， 与油吸附能力总结如表 2 所示。由表 2 可知，以不
石墨烯基气凝胶的孔径越大、孔隙越多，越有利于 同材料与石墨烯复合得到的气凝胶的孔隙率是不同
传质吸附，吸油能力也越好。DIAO 等 [67] 以 Pickering 的，通常石墨烯基气凝胶胶的孔隙率越高，其整体
乳液为软模板，通过调节均质机的转速制备了不同 密度越低，对油品的吸附能力越强。要提高石墨烯
孔径的石墨烯基气凝胶用于油吸附性能研究，结果 基气凝胶的吸附能力，除提高其孔隙率外，还需保
表明，孔径越大，石墨烯气凝胶对水中乳化柴油的 证其孔道尽可能是开放的，其孔径过小会阻止油品
吸附速率越快。但孔隙率高并不一定意味着气凝胶 的进入。

表 2 不同石墨烯基气凝胶的孔隙率与油吸附能力
Table 2 Porosity and oil adsorption capacities of different graphene-based aerogels
3
石墨烯基气凝胶 与石墨烯复合的材料 孔隙率/% 整体密度/(mg/cm ) 吸油量/(g/g) 文献
CNF/PVA/GO aerogel CNF/PVA 98.98 18.41 57~97 [60]
Cellulose nanofibers/polyvinyl Cellulose nanofibers/ 98.80 17.95 60~96 [68]
alcohol/graphene aerogels polyvinyl alcohol
Graphene/polyvinyl alcohol/cellulose Polyvinyl alcohol/ 99.61 6.17 155~288 [64]
nanofiber aerogel cellulose nanofiber
TMCS/rGO/CNFs aerogel TMCS/CNFs 99.12 6.78 33~39 [69]
Superhydrophobic graphene aerogel beads Octadecylamine 96.90 14.40 52~178 [70]
Polyvinyl alcohol-graphene aerogel Polyvinyl alcohol 99.80 5.07 114~286 [71]
Graphene/carboxymethyl cellulose Carboxymethyl cellulose >99.00 8.34 87.05~207.76 [72]
composite aerogels

2.3 吸附油品类型的影响 目前，对轻质油品的吸附研究报道较多，而对稠油
工业中油品的污染主要包括两类：一类是纯油 和水中乳化油的吸附研究较少。
品（包括轻质油和稠油）；另一类是水中的乳化油分。 BO 等 [71] 以聚乙烯醇为交联剂，乙二胺为还原剂，