收集，凈化和回收漏油事故中的油，尤其是高粘度原油是全球性的挑戰(zhàn)。受太陽能驅(qū)動降粘的啟發(fā)，我們合成了一種負載有CuFeSe
2的石墨烯氣凝膠3D宏觀結(jié)構(gòu)（GA-CuFeSe2）。與其他材料相比，這種材料展現(xiàn)出了更強的光熱轉(zhuǎn)換能力。GA-CuFeSe2具有強的光吸收率（例如在808 nm輻射下為24.94 Lg
-1 cm
-1）和高光熱轉(zhuǎn)換效率（例如532 nm下為79.62％）。 在10 s內(nèi)，GA-CuFeSe
2將原油加熱至約100°C，吸收能力為18.63 g / g。原油擴散進入GA-CuFeSe
2并達到飽和的時間少于300 s。由石墨烯負載的3D宏觀結(jié)構(gòu)具為高粘度流體的快速擴散和高耐腐蝕性提供了通用的孔隙結(jié)構(gòu)。由太陽驅(qū)動的高性能光熱轉(zhuǎn)化和油吸附表明這種材料在漏油處理中具有突出的實際應(yīng)用價值。
Figure 1. GA-CuFeSe
2的簡便合成和表征。（a）GA-CuFeSe
2合成示意圖。b）晶體學(xué)結(jié)構(gòu)。（c）形貌和元素分布。（d）XPS光譜。（e，f）孔徑分布。（g）GA-CuFeSe2的形貌圖，圖1g中黃色的箭頭表示多孔結(jié)構(gòu)的一個裂口，大孔用黃色虛線圈出。
Figure 2. GA-CuFeSe
2的疏水性和光熱效應(yīng)。（a）水滴在材料表面的接觸角。 （b）漂浮在海水上的材料的重量變化。 （c）使用GA-CuFeSe
2分離水和有機溶劑（CH
2Cl
2）。（d）拉曼光譜。（e）GA-CuFeSe
2的XPS光譜。（f）添加Cu
+后Fe
3+溶液的顏色變化。（g）被光激發(fā)的氣凝膠的加熱效果。（h）GA-CuFeSe
2在不同pH值下的光熱效應(yīng)。圖2d中的紅色箭頭表示在大約700 cm
-1處的峰。
Figure 3. CuFeSe
2（500 mg / L）在不同鹽度和pH值下的光熱效應(yīng)。
Figure 4. 吸光度和消光系數(shù)。a）GA-CuFeSe
2的吸光度。 （b）
GA-CuFeSe
2的消光系數(shù)
Figure 5. 密度泛函理論計算。（a）rGO和CuFeSe
2的團簇模型的側(cè)視圖。（b）rGO / CuFeSe2局部態(tài)密度（PDOS）。（c）GA和GA-CuFeSe
2的帶隙。（d）TEMPO捕獲的自由電子的EPR光譜。（e）CuFeSe
2（左）和rGO / CuFeSe
2（右）的電子差密度圖。（f）GA-CuFeSe
2和CuFeSe
2的吸光度。圖5e中的紅色箭頭表示具有高電子密度的區(qū)域。顏色從藍色變?yōu)榧t色表示電子密度提高。
Figure 6. GA-CuFeSe2的原油吸附能力。（a）GA-CuFeSe
2和原油的熱圖像。 =（b）粘性原油在吸附劑上的接觸角。（c）按照一階模型擬合的氣凝膠吸附量。（d）按照二階模型擬合的氣凝膠吸附量。（e）粒子內(nèi)的擴散模型。 （f）GA-CuFeSe
2的再生。
本研究于2020年由南開大學(xué)的 Xiangang Hu 課題組發(fā)表于Nano Energy （DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104511）
