Page 16 - 《精细化工》2022年第3期

·438· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

采用 Pickering 乳液作为软模板制备了聚乙烯醇-石 WANG 等 [74] 通过简单的涂覆方法将还原氧化
墨烯气凝胶，并研究了其对柴油的动力学吸附行为。 石墨烯（rGO）和银纳米粒子（AgNPs）固定在三聚
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聚乙烯醇-石墨烯气凝胶的密度仅为 5.07 mg/cm 、 氰胺海绵骨架上（MS）制备了 rGO 和 AgNPs 改性
孔隙率高达 99.80%，其对柴油的吸附符合准一级动 海绵（rGO/AgNPs-MS），利用光热转换吸附高黏度
力学模型。XU 等 [72] 以二维石墨烯片层为基底，一 稠油。图 5a 表明，rGO/AgNPs-MS 在有无模拟阳光
维羧甲基纤维素为填充材料，结合常压干燥制备了 条件下对有机溶剂、低黏度油均表现出优异的吸附
一种超轻、超弹性、高孔隙率的超弹性石墨烯/羧甲 能力；而在没有模拟阳光的情况下，rGO/ AgNPs-MS
基纤维素复合气凝胶（SGA/CMC）。通过对不同密 对高黏度稠油的吸附能力较差。由于原油黏度随温
度轻质纯油品的吸附，表明 SGA/CMC 对轻质纯油 度增加先急剧减小后趋于平稳（图 5b），在有模拟
品的吸附能力与油品的密度呈正比，即单位质量 阳光的情况下，rGO/AgNPs-MS 对高黏度稠油的吸
SGA/CMC 吸附油品的体积为一定值，从而说明 附能力有显著提升，这说明 rGO 和 AgNPs 的协同作
SGA/CMC 对轻质纯油品的吸附是一种体积填充行 用改性后的 rGO/AgNPs-MS 可以将阳光转化为热
为，与被吸附油品的种类无关。 量，通过光热转化加热高黏度原油，降低其黏度，
与轻质油相比，稠油黏度较大，高的黏度阻碍 增强其流动性，从而将其吸附。图 5c、d 为在模拟
了稠油扩散到石墨烯基气凝胶的内部孔隙，因此， 太阳光照射下 MS 和 rGO/AgNPs-MS 吸附高黏度稠
一般的石墨烯基气凝胶不适用于稠油的吸附。基于 油示意图。由于稠油泄漏通常出现在海上，电焦耳
稠油黏度随温度升高而降低，用于稠油吸附的石墨 加热不易在海上实现，所以利用太阳能光热转换吸
烯基气凝胶要具有良好的导热、导电性能。目前， 附稠油将是一种更具应用前景和更加吸引人的方
石墨烯基气凝胶吸附高黏度稠油主要有两种方式： 法，如何批量化制备高光热转换效率、高吸附性能
焦耳加热降黏吸附和光热转换降黏吸附。 的石墨烯基气凝胶将是未来研究的重点。
GE 等 [73] 将三聚氰胺海绵在 GO 分散液中反复 对于纯油品的吸附来说，材料的疏水性越强吸
浸渍，使 GO 溶液包裹在三聚氰胺海绵的表面，然 附油品的能力也就越大，这对吸附来说是有利的。
后以碘化氢作为还原剂对 GO 进行还原得到具有良 但有一种油品能够在水中稳定存在，难以从水中分
好导电性的三维多孔石墨烯基海绵，如图 4a、b 所 离，形成水包油型的乳化油。对于乳化油的吸附就
示。采用焦耳加热的方式在不同温度下对高黏度稠 不能制备超疏水性的石墨烯基气凝胶，而是要具有
油进行吸附。图 4c 显示，当温度为 22 ℃时，1 滴 一定的亲水能力，否则乳化油难以进入石墨烯基气
原油完全渗入石墨烯基海绵需要 8 min，而当温度升 凝胶的孔道内部被吸附。
高至 90 ℃时，1 滴原油渗入海绵的时间缩短为 6 s， 对乳化油的吸附已有研究报道。例如：HUANG
表明石墨烯基海绵对高黏度的稠油具有良好的吸附 等 [75] 采用定向冷冻-冷冻干燥技术制备了弹性石墨
能力，且加热温度越高，吸附速率越快。 烯基气凝胶，考察了石墨烯基气凝胶的孔取向对乳
化油吸附行为的影响。结果表明，定向冷冻具有蜂
窝状孔的石墨烯基气凝胶比无定向冷冻生长的石墨
烯基气凝胶具有更高的乳化油去除能力；石墨烯基
气凝胶对乳化油的吸附符合准二级动力学模型且是
自发进行的物理吸附过程。DIAO 等 [67] 用 Pickering
乳液法制备了不同孔径、不同体积、不同疏水性的
石墨烯气凝胶，研究了不同条件制备的石墨烯气凝
胶对水中乳化柴油的吸附。结果表明，不同条件制
备的石墨烯气凝胶对乳化油的吸附均符合准二级动

图 4 石墨烯基海绵的制备过程示意图（a）；石墨烯基海 力学模型，石墨烯气凝胶内部孔径越大、外比表面
绵良好导电性和疏水性的照片（b）；不同温度下石 积越大则其对水中乳化柴油的吸附速率越快，且用
墨烯基海绵对 1 滴原油的吸附（c） [73] 于乳化油吸附的石墨烯气凝胶的疏水性不宜过高或
Fig. 4 Schematic illustration of the fabrication process of
graphene-based sponge (a); The photograph of 过低，应当存在一个平衡值。但材料的疏水性具体
graphene-based sponge demonstrates their good 为多少时，吸附乳化油更为合适，作者却没有进行
hydrophobic and electric conductivity properties 详细研究，今后在进行乳化油吸附的研究中有必要
(b); Adsorption of a drop of crude oil by graphene-
based sponge at different temperatures (c) [73] 对石墨烯基气凝胶疏水性进行深入探索。