Page 17 - 《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 ·439·

石墨烯基气凝胶吸附的油品，然后将石墨烯基气凝
胶干燥的方法。DONG 等 [76] 采用两步化学气相沉积
法合成了石墨烯和碳纳米管的超疏水和超亲油复合
泡沫，用于从水表面选择性去除油或有机溶剂，被
吸附的油可以用丙酮洗涤然后在 140 ℃干燥除去，
而吸附的有机溶剂可以简单地通过在 140 ℃干燥除
去。通过这种方式，复合泡沫可以多次重复使用，
且几乎不会降低材料的吸附能力。
3.2 直接燃烧法
直接燃烧法是通过原位燃烧被吸附油品再生回
收石墨烯基气凝胶的方法。WANG 等 [77] 在石墨烯气
凝胶上原位生长纳米管制备碳纳米管/石墨烯复合
气凝胶，研究其对十六烷的吸附再生性能，碳纳米
管/石墨烯复合气凝胶通过原位燃烧循环再生利用，
10 次循环吸附后碳纳米管/石墨烯复合气凝胶对十
六烷仍保持原始吸附能力的 90%以上。
3.3 热蒸发法
热蒸发法是将吸附油品后的石墨烯基气凝胶利
用加热的方法蒸发掉被吸附油品，从而进行再生利
用的方法。BI 等 [78] 利用石墨烯海绵吸附甲苯（沸点
110.6 ℃）和十二烷（沸点 215~217 ℃），吸附剂石
墨烯海绵通过热蒸发循环再生，被吸附的甲苯和十
二烷通过冷凝甲苯、十二烷蒸汽加以回收。在 10 次
循环吸附后石墨烯海绵对甲苯和十二烷的吸收能力
基本保持相同、其微观结构也没有损坏。
3.4 物理机械挤压法

物理机械挤压法是借助外力挤压将被石墨烯基
图 5 在有无模拟太阳光照射下，rGO/AgNPs-MS 对各种 气凝胶吸附的油品挤出从而再生材料的方法。XU
有机溶剂和油的吸附能力（a）；在剪切速率 12 s –1 [72]
下，重质原油的黏度随油温变化（b）；模拟太阳光 等 采用一步冷冻、两次水热还原的策略在环境压
照射下，MS（c）和 rGO/AgNPs-MS（d）吸附高 力下干燥制备了超弹性石墨烯/羧甲基纤维素复合
黏度稠油的示意图 [74] 气凝胶（SGA/CMC）。以环己烷为目标吸附油品，
Fig. 5 Adsorption capacities of rGO/AgNPs-MS to various SGA/CMC 在机械挤压再生操作中对环己烷具有稳
organic solvents and oils in the presence or absence 定的吸附能力，经 10 次循环吸附，SGA/CMC 的吸
of simulated sunlight irradiation (a); Viscosity of
heavy oil changes with oil temperature at shear rate 附量仍能保持初始吸附量的 90%以上，并且吸附后
–1
of 12 s (b); Schematic illustration of adsorption of SGA/CMC 的外观无破损，有望实现石墨烯基气凝
high viscosity heavy oil by MS (c) and rGO/AgNPs-
MS (d) under simulated sunlight irradiation [74] 胶对油品、有机溶剂吸附的工业化应用。
以上几种石墨烯基气凝胶吸附油品的再生方法

3 石墨烯基气凝胶吸附油品的再生 各有优劣。溶剂清洗法虽然不会破坏吸附材料的结
构、几乎不会降低材料的吸附性能，但材料清洗需
对石墨烯基气凝胶吸附油品来说，除了关注含 要使用大量有机溶剂，后续有机溶剂的去除也需要
油污染物的吸附能力和吸附速率外，如何高效再生 外在能量的消耗，不经济实用。使用直接燃烧法可
吸附油品后的石墨烯基气凝胶以及回收含油污染物 以很容易地去除被吸附油品，但此法对材料自身的
也具有非常重要的意义。目前报道的再生方法主要 性能要求比较苛刻，材料要具有优异的热稳定性和
有溶剂清洗法、直接燃烧法、热蒸发法、物理机械 耐火性；而且不能对油品进行重新回收利用。此外，
挤压法。 油品的燃烧也会对环境造成二次污染。虽然热蒸发
3.1 溶剂清洗法 法不会破坏材料的微观结构、降低材料的吸附性能
溶剂清洗法是利用低沸点的有机溶剂置换出被 且可以回收油品，但材料再生和油品回收的过程相