Исследователи разрабатывают rGO

Исследователи из Катарского университета (QU) Маймуна Мохамед и Нада Яхья Деяб вместе со своим руководителем доктором Шаби Аббасом Заиди добились прогресса в решении проблемы разделения нефти и воды.

Их исследования направлены на разработку нового материала для эффективной добычи нефти из водонефтяных смесей. Модифицируя полиуретановые (ПУ) губки и хлопок восстановленным оксидом графена (rGO), они достигли многообещающих результатов с точки зрения гидрофобности, эффективности маслопоглощения, возможности повторного использования и экономической эффективности, предлагая многообещающее решение для решения проблемы воды и загрязнение почвы, вызванное разливами нефти.

Трехмерная пористая структура полиуретановых губок показала себя многообещающе при разделении нефти и воды; однако его плохая гидрофобность ограничивает эффективность маслопоглощения. Чтобы преодолеть это ограничение, команда сосредоточилась на повышении гидрофобности губки путем модификации ее оксидом графена (GO) и последующего восстановления ее до восстановленного оксида графена (rGO) с использованием легкодоступного зеленого восстановителя, L-аскорбиновой кислоты (L- АА).

Процесс синтеза ОГ заключался в смешивании 1 г графитовых чешуек с 23 мл 98%-ной H2SO4 с последующим перемешиванием в течение 24 часов при комнатной температуре. Затем добавляли 100 мг NaNO3 и смесь перемешивали в течение 30 минут. После этого постепенно вводили 3 г KMnO4, полученную смесь нагревали и перемешивали около 30 минут.

Дальнейшие добавки воды с последующим введением 10 мл 30% H2O2 завершали процесс синтеза. Полученный ОГ затем центрифугировали для удаления неокисленного графита и сушили до получения порошкообразного вещества. Отдельные листы синтезированного ГО диспергировали в дистиллированной воде для исследований по восстановлению и модификации.

Для изготовления губок из rGO-PU команда применила «зеленый» метод, в котором в качестве восстановителя использовалась L-аскорбиновая кислота. Губки из полиуретана сначала разрезали на мелкие кусочки и тщательно промывали дистиллированной водой и ацетоном перед сушкой. Водную дисперсию ГО готовили обработкой ультразвуком и растворяли в ней L-АА. Сухие ПУ губки погружали в эту смесь и оставляли на 48 часов при слабом перемешивании.

Затем губки промывали и сушили, получая губки из rGO-PU. Тот же протокол был применен для получения rGO-хлопка. Модифицированные поверхности как rGO-PU, так и rGO-хлопка продемонстрировали превосходные характеристики поглощения и углы контакта с водой по сравнению с их голыми аналогами.

Возможности губки rGO-PU были проверены путем поглощения и сбора нефти из водонефтяной смеси, в результате чего, как сообщается, был достигнут замечательный коэффициент извлечения примерно 97%. Кроме того, губка rGO-PU продемонстрировала превосходную возможность повторного использования и сжимаемость без каких-либо признаков растрескивания или протечек. В сравнительном исследовании команда обнаружила, что высокосжимаемая и пористая губка из rGO-PU превосходит поверхности из rGO-хлопка в различных образцах.