油水分离

以糖立方体为模板，在模具转移法制备PDMS海绵骨架表面嵌入少量石墨烯，报道了一种制备疏水、机械牢固的石墨烯/ PDMS海绵的简便方法。孔结构被完全转移，表面嵌入石墨烯导致骨架表面形成层状结构。此外，与PDMS海绵相比，石墨烯表面包埋后的中值孔径和孔隙率略有减小，总孔面积增加了10 %。石墨烯/ PDMS海绵在最大应变80 %下循环100次后完全回复到原来的尺寸。石墨烯/ PDMS海绵达到80 %应变只需要0.4   MPa的应力，是PDMS海绵达到80 %应变所需应力的一半。表面包埋石墨烯显著提高了PDMS海绵的弹性和耐久性，通过掺入无机纳米材料解决了机械压缩性和鲁棒性之间的‘折衷’效应。所制备的石墨烯/ PDMS海绵具有高度疏水性和水下超疏油性，能够在3.3   s内快速吸收水下的油脂，而PDMS海绵在10   s左右吸收等量的油脂。石墨烯/ PDMS海绵经过15次吸附-脱附循环后表现出相对稳定的吸油能力，并通过配备泵长期连续集油性能。研究结果可促进表面包埋法制备具有机械强度和弹性的油水分离海绵。

为此，我们制备了具有抗菌、亲水性和水下超疏油性能的多功能聚二甲基硅氧烷( PDMS )泡沫，用于油水混合物的分离和同时的水消毒。采用高内相乳液模板法制备的PDMS泡沫呈现多孔互联结构，在多巴胺和硝酸银溶液中连续浸渍过程后，进一步用聚多巴胺( PDA )层和原位生长的银纳米颗粒( Ag NPs )进行功能化。我们演示了所研制的泡沫作为三维过滤器成功地用于油水混合物的重力驱动分离以及过滤后的水的后续消毒。油水混合物的流量与泡沫上原位生长的Ag NPs密度有很强的相关性，而与排油效率相反，在所有研究的情况下都在99.99 %以上。事实上，对于不含Ag NPs的泡沫，其流速值从1937.7   ±   580.4 L m - 2 h - 1开始随原位生成的Ag NPs密度的增加而增加；对于纳米颗粒含量最高的泡沫，其流速值达到4043.0   ±   710.7 L m - 2 h - 1。以后者为例，我们证明泡沫在不改变其排油效率的情况下，可用于几个过滤周期。泡沫除具有高效的油水分离性能外，还具有抗菌性能，能够对渗透液进行消毒。简单的制备方法，有效的重力驱动过滤，稳健的性质和抗菌能力使本工程多功能泡沫有望高效过滤过程。

采用简单的一锅法在温和条件下制备了一种基于氨基端聚二甲基硅氧烷( PDMS )和氧化石墨烯( GO )的三维多孔海绵。凝聚剂将GO和PDMS以共价键结合，同时作为致孔剂。扫描电镜和压汞实验表明，GO和缩聚剂的共同作用有助于多孔结构的形成。循环压缩表现出较高的韧性和弹性。在超过80 %应变的压缩循环20次后，由于动态氢键的协助，没有发生变形。GO含量显著影响机械强度、疏水性以及对油的吸附能力。值得注意的是，海绵可采用简单的压榨法反复使用，经过30次循环吸附后，吸附容量仍可达到第一次吸附的96.30 %。此外，实验还利用海绵吸附海水表面的油。该海绵结构稳定、机械强度高、吸附性能优良，在实际应用中是一种很有前途的渗油处理和含油废水净化材料。这种自发泡方法可以成为制备多孔、稳定多孔材料的常用方法。

用于各种应用的新型纳米结构复盖功能表面的制备近年来备受关注。利用飞秒( fs )激光可以在蔗糖溶液中铝膜表面诱导出大面积随机分布的纳米尖晶石，其分布密度随激光脉冲能量和蔗糖与水的质量比而变化。经聚二甲基硅氧烷( PDMS )改性后的铝膜具有润湿性可调、水下超亲油性( ~ 0 ° )、超疏水( ~ 155.3 ° )、高附着力和环境稳定性等特点。进一步，在空气中Al膜一侧采用fs激光直写( LDW )，然后在蔗糖溶液中诱导纳米尖晶石，另一侧采用PDMS改性，制备了油水分离过滤器。经过上述处理后，该过滤器具有类似‘荷花效应’的低水附着力，可用于高效( 99.61 %   ~   99.63 % )和可回收油水分离。此外，滤池在空气中暴露7  个月以上仍保持较高的油水分离效率( 99.46 %   ~ 99.57 % )，表现出较强的环境稳定性。这种由fs激光制备的功能滤波器可应用于化工产品的分离过程、生物医学装置和环境保护等领域。

溢油现在已经成为严重的环境问题，威胁着水生生态系统甚至人类的生存环境。开发高效油水乳状液分离和净化稠油的吸收剂仍然具有挑战性。在此，我们提出了一种在不同复杂环境下制备柔性超疏水泡沫复合材料以实现高效油水分离的简便方法。具有中空结构的碳纳米纤维( CNFs )均匀地修饰在界面结合力很强的聚二甲基硅氧烷( PDMS )泡沫的骨架上。CNFs不仅可以提高表面粗糙度和疏水性，而且可以作为众多的毛细管，改善石油吸附和油水分离性能。更重要的是，强光吸收的CNFs网络赋予泡沫优越的光热转换能力。所得泡沫复合材料具有优异的耐腐蚀性能，能够吸附不同密度的各种油类。泡沫复合材料能够将油从乳液中分离出来，分离效率相对较高。光照射下材料表面温度能够快速升高，能够显著降低油品黏度，从而实现浮在水面的原油快速清理。

采用简单的一锅法在温和条件下制备了一种基于氨基端聚二甲基硅氧烷( PDMS )和氧化石墨烯( GO )的三维多孔海绵。凝聚剂将GO和PDMS以共价键结合，同时作为致孔剂。扫描电镜和压汞实验表明，GO和缩聚剂的共同作用有助于多孔结构的形成。循环压缩表现出较高的韧性和弹性。在超过80 %应变的压缩循环20次后，由于动态氢键的协助，没有发生变形。GO含量显著影响机械强度、疏水性以及对油的吸附能力。值得注意的是，海绵可采用简单的压榨法反复使用，经过30次循环吸附后，吸附容量仍可达到第一次吸附的96.30 %。此外，实验还利用海绵吸附海水表面的油。该海绵结构稳定、机械强度高、吸附性能优良，在实际应用中是一种很有前途的渗油处理和含油废水净化材料。这种自发泡方法可以成为制备多孔、稳定多孔材料的常用方法。

探索无害纳米颗粒制备模板驱动的超疏水表面，对于实际油水分离具有重要的生态学意义。本工作以废弃牡蛎壳为原料，通过简单的溶液浸泡法制备了具有良好生物相容性的纳米羟基磷灰石( nano-HAp )，并将其与聚二甲基硅氧烷( PDMS )结合，在聚氨酯( PU )海绵表面形成超疏水表面。所制备的纳米HAp包复PU ( nano-HAp / PU )海绵具有优异的油水选择性，水接触角大于150 °，对各种有机溶剂和油的吸收能力均高于原PU海绵，可归属于粗糙结构的纳米HAp包复表面。而且，超疏水纳米HAp / PU海绵在10个循环中机械稳定，从水中回收油的能力没有明显下降。本工作表明，牡蛎壳可以作为超疏水涂层的一种很有前景的替代材料，不仅有利于含油废水处理，而且有利于可持续养殖。

探索无害纳米颗粒制备模板驱动的超疏水表面，对于实际油水分离具有重要的生态学意义。本工作以废弃牡蛎壳为原料，通过简单的溶液浸泡法制备了具有良好生物相容性的纳米羟基磷灰石( nano-HAp )，并将其与聚二甲基硅氧烷( PDMS )结合，在聚氨酯( PU )海绵表面形成超疏水表面。所制备的纳米HAp包复PU ( nano-HAp / PU )海绵具有优异的油水选择性，水接触角大于150 °，对各种有机溶剂和油的吸收能力均高于原PU海绵，可归属于粗糙结构的纳米HAp包复表面。而且，超疏水纳米HAp / PU海绵在10个循环中机械稳定，从水中回收油的能力没有明显下降。本工作表明，牡蛎壳可以作为超疏水涂层的一种很有前景的替代材料，不仅有利于含油废水处理，而且有利于可持续养殖。

通过在纸张表面原位生长铜金属有机骨架( Cu- MOFs )纳米颗粒，通过简单的层层组装和后续的聚二甲基硅氧烷( PDMS )处理，制备了具有优异自清洁和抗菌活性的超疏水/超亲油纸。采用X射线光电子能谱、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和水接触角测量等手段对改性纸样的表面化学组成、结晶形态、表面化学官能团、表面形貌和润湿性进行了考察。Cu - MOFs纳米颗粒与PDMS的协同作用对于实现超疏水表面至关重要。PDMS / ( Cu- MOFs ) 5 @纸不仅表现出自清洁、抗菌活性和超疏水/超亲油性，而且对油水混合物和乳液均表现出优异的油水分离性能。此外，这种获得的超疏水纸表现出良好的机械和化学耐久性。总之，该方法为制备超疏水纸用于溢油处理和环境修复提供了新的视角。

高性能纳米基超疏水涂层在广泛领域引起了极大的关注。淀粉纳米颗粒( SNPs )作为一种可生物降解、低成本的天然高分子材料，在许多先进材料中具有巨大的应用潜力。然而，纳米淀粉基超疏水涂层尚未见报道。本文采用SNP /聚二甲基硅氧烷复合材料，采用环境友好的方法制备了这些涂层。该涂层具有超疏水(水接触角\u003e 152.0°，滑动角\u003c 9.0° )和自清洁性能，这是由于珊瑚状SNP聚集体与PDMS表面能较低结合形成的微纳结构。同时，PDMS的强附着力和SNPs与PDMS的化学键合使涂层具有机械和化学稳定性。涂层优异的油水分离能力也得到了全面证实。该涂料在开发环境友好型自清洁材料和含油废水处理方面显示了潜在的应用前景。