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  全球工業(yè)化加速增加了各國(guó)對(duì)石油的需求，同時(shí)，全球石油資源分布不均，這無(wú)疑推動(dòng)了石油海運(yùn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。由于天氣、海洋環(huán)境以及運(yùn)輸過(guò)程中管理不善等原因，溢油事故頻發(fā)。頻繁的石油泄漏不僅危害海洋環(huán)境，破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡，還造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。可以實(shí)現(xiàn)吸附和回收石油而不造成二次污染的疏水吸附劑是修復(fù)水中石油污染的理想選擇。然而，低流速、高粘度的原油在室溫下的擴(kuò)散系數(shù)很低，這些復(fù)合材料對(duì)于原油泄漏的清理是低效的�？梢酝ㄟ^(guò)提高原油的溫度以降低其粘度，從而促進(jìn)石油擴(kuò)散到多孔吸附劑中。從這個(gè)角度來(lái)看，具有自加熱特性的疏水性多孔吸附劑為處理高粘度原油提供了一種有前途的選擇。此類(lèi)吸附劑通常通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換和/或焦耳熱轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)自加熱，從可持續(xù)發(fā)展的角度考量，借助太陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換比通過(guò)外接電源實(shí)現(xiàn)焦耳熱轉(zhuǎn)換更可靠。

  為了實(shí)現(xiàn)有效的光熱轉(zhuǎn)換以應(yīng)對(duì)高粘度原油泄漏，東北林業(yè)大學(xué)張彥華教授級(jí)高級(jí)實(shí)驗(yàn)師團(tuán)隊(duì)以木氣凝膠（wood aerogel，WA）為基材，設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能輔助的自加熱超疏水吸附劑（PT-WA）。該吸附劑是以木氣凝膠為基材，通過(guò)簡(jiǎn)單的Ti₃C₂T_x浸漬結(jié)合聚二甲基硅氧烷（PDMS）包覆得到的。Ti₃C₂T_x優(yōu)異的光吸收能力和表面等離子體共振（LSPR）效應(yīng)，以及木氣凝膠獨(dú)特的光陷阱（light-trapping）結(jié)構(gòu)，賦予PT-WA強(qiáng)的光吸附能力和光熱轉(zhuǎn)換能力。當(dāng)太陽(yáng)光照射到PT-WA表面時(shí)，太陽(yáng)光被捕獲吸收并轉(zhuǎn)化為熱量，熱量通過(guò)吸附劑迅速轉(zhuǎn)移至原油，實(shí)現(xiàn)自加熱以降低原油粘度并增加流動(dòng)性。最終，借助源自天然木材的低彎曲度通道，可流動(dòng)的原油通過(guò)被動(dòng)毛細(xì)作用力被快速吸附。另外，通過(guò)整合吸附劑，太陽(yáng)光模擬器以及蠕動(dòng)泵，可以實(shí)現(xiàn)高粘度原油的連續(xù)吸附和回收。該研究以 “Solar-assisted self-heating Ti₃C₂T_x-decorated wood aerogel for adsorption and recovery of highly viscous crude oil”為題發(fā)表在國(guó)際著名期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF＝10.588）上。論文的通訊作者為東北林業(yè)大學(xué)材料學(xué)院的張彥華教授級(jí)高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，第一作者為2020級(jí)博士研究生鄭丁源。該工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。

圖1 PT-WA吸附劑的制備過(guò)程示意圖

  論文信息：

  Solar-assisted self-heating Ti₃C₂T_x-decorated wood aerogel for adsorption and recovery of highly viscous crude oil. Dingyuan Zheng, Wenrui Yao, Ce Sun, Xiaojian Chen, Zanru Wang, Baiwang Wang, Haiyan Tan, Yanhua Zhang^*. Journal of Hazardous Materials, 2022, 435, 129068.

  https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129068