近日，我校材料與能源學(xué)院楊卓鴻教授研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合資源環(huán)境學(xué)院李永濤教授團(tuán)隊(duì)在環(huán)境修復(fù)材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Magnetic, self–heating and superhydrophobic sponge for solar–driven high–viscosity oil–water separation”（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130553）為題在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域知名期刊Journal of Hazardous Materials（中科院一區(qū)Top，影響因子 14.224）上發(fā)表。論文共同第一作者為我校博士后楚狀狀和2021級(jí)碩士研究生馮逸彬，通訊作者為楊卓鴻教授、楊宇副教授和李永濤教授，研究得到了廣東省自然資源廳項(xiàng)目、廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目、博士后面上及特別（站中）資助等項(xiàng)目的支持。
近年來(lái)，盡管可再生能源產(chǎn)業(yè)取得了進(jìn)展，但全球石油開(kāi)采、銷售和消費(fèi)仍在持續(xù)增長(zhǎng)。然而，溢油和含油廢水排放的風(fēng)險(xiǎn)將持續(xù)增加，這嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、通用的材料來(lái)有效治理溢油危險(xiǎn)，尤其是高粘度含油污染物，是至關(guān)重要、也是極具挑戰(zhàn)性的。
鑒于此，該工作利用貽貝仿生類材料聚多巴胺具有的超強(qiáng)黏附特性、金屬離子吸附性能及光熱效應(yīng)，通過(guò)多巴胺自聚沉積、聚合物輔助金屬沉積、表面疏水改性工藝，構(gòu)建了一種兼具光/磁熱轉(zhuǎn)換能力、自清潔的超疏水磁性多孔海綿。該海綿表現(xiàn)出快速的油吸附行為和良好的吸油能力，可以吸附自身干重最高達(dá)50.6倍或自身體積90%以上的油類化合物；由于沉積了磁性金屬層，該海綿能夠在外界磁場(chǎng)作用下移動(dòng)到指定的污染區(qū)域進(jìn)行溢油的清理，且可以在電磁感應(yīng)加熱器的作用下，實(shí)現(xiàn)高粘度油的快速吸附；此外，該海綿還表現(xiàn)出優(yōu)異的耐用性（經(jīng)80次循環(huán)試驗(yàn)，吸油能力僅降低10%左右）和儲(chǔ)存穩(wěn)定性（保存3個(gè)月，海綿仍具有良好吸油能力）；最后，該海綿可以容易地組裝成重力驅(qū)動(dòng)或泵驅(qū)動(dòng)的油水分離器件，以實(shí)現(xiàn)不同密度油類污染物的有效清理。更重要的是，得益于聚多巴胺優(yōu)異的光熱效應(yīng)及金屬的熱傳導(dǎo)能力，該海綿可以在太陽(yáng)光下快速升溫至60 °C左右，從而實(shí)現(xiàn)了水面高粘度溢油的快速去除。該工作為高效、低成本、光/磁熱驅(qū)動(dòng)高粘度油水分離材料的設(shè)計(jì)提供了新思路、新策略，并在溢油清理等環(huán)境修復(fù)方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
楊卓鴻教授團(tuán)隊(duì)自2020年以來(lái)，利用可再生生物質(zhì)木材資源功能化以及金屬穩(wěn)定沉積工藝，在油水分離材料、有機(jī)污染物降解材料、重金屬離子吸附材料等環(huán)境修復(fù)材料方面取得進(jìn)展，研究成果在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、材料科學(xué)、工程技術(shù)等國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表多篇研究論文，構(gòu)筑了系列金屬化復(fù)合材料用于有機(jī)污染物的催化降解（Separation and Purification Technology 2022, 297: 121508; Industrial Crops and Products 2022, 187: 115387; Journal of Hazardous Materials 2021, 420: 126622）、超疏水磁性木基復(fù)合材料用于油水分離領(lǐng)域（Carbohydrate Polymers 2022, 277: 118787）、富胺基/可壓縮木基復(fù)合材料用于重金屬離子的有效吸附（Composites Science and Technology 2020, 198: 108320）。研究工作為天然可再生生物質(zhì)材料的功能化設(shè)計(jì)及其在環(huán)境修復(fù)材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
文圖/材料與能源學(xué)院 楚狀狀
