随着石油化工行业的快速发展，危险化学品泄漏事故频繁发生，带来灾难性的环境破坏，导致生态系统破坏和水体污染，并存在重大火灾风险。亟需针对危险化学品泄漏应急处置的新技术新方法。环境学院焦传梅/陈希磊团队面向国家对公共安全领域的重大需求，针对危化品泄漏事故的应急防控问题，从研究危化品吸附材料的高效吸附性和安全环保性出发，设计制备了多种火安全环保型本质吸附泡沫纳米复合材料，并探讨了其潜在应用方向。系列研究工作有助于增强吸附材料在的危化品泄漏事故现场应急处置应用，降低处置危化品泄漏事故导致的危险性，减少人民生命安全和经济损失，为危险化学品泄漏事故应急处置提供新的思路和解决方案，具有重要的实际应用意义和环境保护价值。
近日，环境学院焦传梅/陈希磊团队报道了构筑超疏水火安全海绵和实现高效油水分离的相关进展。利用仿生设计、界面组装技术、低温碳化策略等技术方法制备了多种具有超疏水、火安全、光热等功能的海绵复合材料，在高效油水分离领域实现了重大突破。在材料学科顶级期刊Advanced Functional Materials（IF: 19）上发表了1篇题目为“A low-temperature carbonization strategy for efficient viscous crude oil spill disposal without hydrophobic coating: CoFe-PBA-catalyzed carbonization of superhydrophobic flame retardant melamine sponge”的文章；在安全科学与工程学科顶级期刊Journal of Hazardous Materials（IF: 13.6）上发表了两篇题目分别为“MOF-derived LDH modified flame-retardant polyurethane sponge for high-performance oil-water separation: Interface engineering design based on bioinspiration”和“A biomimetic design for efficient petrochemical spill disposal: CoFe-PBA modified superhydrophobic melamine sponge with mechanical/chemical durability and low fire risk”的文章。
文章分别介绍了基于MOF-LDH制备的超疏水聚氨酯海绵（如图1）、通过PDA螯合钴离子原位生长FeCo-PBA制备的三聚氰胺海绵（如图2）以及通过FeCo-PBA催化低温碳化策略制备的无疏水涂层的超疏水阻燃三聚氰胺海绵（如图3），并采用多种表面润湿性测试、吸附测试、火安全性测试等方法（如图4），展示了构筑的复合材料海绵用于高效油水分离的可靠性。以上3篇文章均以青岛科技大学为唯一通讯单位，焦传梅副教授、陈希磊教授为论文的共同通讯作者，硕士研究生管浩村（2篇）和朴君秀（1篇）分别为论文的第一作者。
图1 FPUF@MOF-LDH@HDTMS制备(a)及仿生结构设计及油水分离机理(b)示意图
图2 Si@PBA@PDA@MS的制备示意图
图3 CPBA@CMS的制备示意图(a)及疏水原理(b)
图4超疏水阻燃海绵用于高效油水分离概览
以上3项研究成果得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助和支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202313224
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130398
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.13204
