华南理工：机械柔性碳气凝胶，可选择性回收油/有机溶剂

受木质纤维素生物质提炼概念的启发，使用PHL作为粘合促进剂来制造具有波浪状分层结构的柔性3D RGO / CNC / PHL碳气凝胶

成果简介

值得注意的是，从植物纸浆中分离出的纤维素纳米晶体（CNC）是重要组成成分，植物制浆过程中的工业副产物预水解液（PHL）作为增粘剂，可增强碳气凝胶的强度和柔韧性。首先充分利用树木的所有成分（纸浆和PHL）设计出碳气凝胶。弹性支撑微结构的波纹碳层的形成，既能实现机械拉伸和收缩，又能避免压缩过程中的界面塌陷。得益于独特的波纹层结构和强相互作用，碳气凝胶超轻（4.98 mg cm–3），表现出超压缩（承受95％的极限应变）和超弹性（在50％的应变下500次循环后高度保持约100％）。特别是，碳气凝胶能选择性地快速吸附各种油性污染物，表现出较高的油/有机溶剂吸收能力（四氯化碳最高可达276克-1）和良好的可回收性。最后介绍了碳气凝胶在石油净化，污染修复装置中的实际应用。因此，这种功能化碳气凝胶在石油净化和污染修复方面具有广阔的应用前景。

图文导读

方案1. CNCs，PHL和RGCPA x：y混合碳气凝胶的制备

图1.（a）GO纳米片的TEM图像。（b）CNC的AFM图像。（插图：CNC的相应粒度分布直方图）。（c）PHL的成分分析。（d）GO悬架，（e）CNC悬架和（f）PHL的丁达尔效应。（g）RGA，（h）RGCA和（i）RGCPA 1：1横截面的SEM图像。（j）RGA，（k）RGCA和（l）RGCPA 1：1碳层表面的SEM图像。

图2. RGCPA的化学表征，微观结构和可能的形成机理。

图3.碳气凝胶的高强度，压缩性和抗疲劳性

图4.在（a）70％和（b）85％的高应变下，RGCPA 1：2的应力-应变曲线为10个循环。（c）RGA，（d）RGCA和（e）RGCPA 1：2在50％应变500次循环后的SEM图像。（f）RGA，RCGA和RGCPA的弹性机制。

图5. RGCPA 1：2作为有机溶剂的吸附剂的吸附机理和吸附容量。

图6. RGCPA 1：2对有机溶剂的吸附循环。RGCPA的可回收性

小结

综上所述，成功地制备了一种超轻，超压缩，超弹性和坚固的GO / CNC / PHL混合碳气凝胶，其具有独特的波层和弹性支撑的跳板微结构。首次充分利用树木的所有成分（纸浆和PHL）设计了多功能碳气凝胶。RGCPA还成功地实现了油或有机溶剂的连续快速回收。因此，这种多功能炭气凝胶具有制备简单，性能优良等优点，有望成为石油净化和环境维护的理想材料。

文献：