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  在過去的幾十年里，工業的快速發展伴隨著人類文明的不斷進步，推動了社會經濟結構的深刻變革。然而，對石油資源的嚴重依賴以及生活污水、含油工業廢水和海上原油泄漏的排放日益嚴重，對陸地與海洋生態環境造成了實質性破壞，威脅了生物多樣性并影響了人類健康。三維多孔吸附材料因其優越的油水選擇性和高的吸附和保留能力而在油水分離領域引起了極大的興趣。但是高粘度原油在常溫下流動性差，傳統的超疏水海綿在處理高粘度原油時吸附效率受限，因此制備具有環�？沙掷m發展特性的光熱超疏水海綿具有重要的現實意義。

  近期，湖北大學張玉紅教授課題組使用月桂酸（LA）對制備的金屬有機框架材料（MOF，UiO-66-NH?）進行疏水改性，并在三聚氰胺海綿（MS）表面依次沉積聚多巴胺（PDA）和LA-MOF納米顆粒，最終構建出具有多功能性的LA-MOF@PDA@MS復合材料。該海綿具有超疏水性，其水的接觸角為155.5°，并展現出優異的自清潔能力，能有效防止污染物附著；在酸性、堿性環境和海水溶液中連續浸泡24小時后，仍能保持較好的疏水性能；壓縮試驗進一步證明了LA-MOF@PDA@MS具備良好的機械穩定性，有助于其在多次吸附-脫附循環中的重復使用，提升了材料的實用經濟性。此外，LA-MOF@PDA@MS表現出較強的親脂性，對柴油、汽油、有機溶劑等多種油類及化學品有較高的吸收能力，吸附量可達海綿自身質量的28.60至56.83倍。由于表面附著了具有光吸收特性的PDA層，使得海綿具備顯著的光熱效應，在模擬1個太陽光照強度下，普通三聚氰胺海綿的最高表面溫度僅為31.6 ℃，而LA-MOF@PDA@MS對光照射極為敏感，其表面溫度迅速升高，最高可達68.3 ℃。在經過多次光熱循環測試后，該材料仍能保持穩定的光熱轉換能力，說明其具有良好的耐光特性。利用LA-MOF@PDA@MS的光熱效應，使得原油的粘度隨溫度的升高而顯著降低，可以極大提高高粘度原油的吸附與回收效率，這對應對海洋溢油事件具有廣闊的應用前景。復雜的海水環境中存在著細菌及微生物，容易在材料表面滋生生物膜，從而對油水分離材料的長期性能提出更高要求，LA-MOF@PDA@MS在光照條件下對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的有明顯的抗菌效果。

圖1. 反應流程、油水分離及光陽能自熱海綿原油溢油清理示意圖

圖2. (a)MS和LA-MOF@PDA@MS的紫外-可見-近紅外吸收光譜；(b)MS和LA-MOF@PDA@MS在1 Sun和2 Sun光熱性能；(c) 1Sun下LA-MOF@PDA@MS的光熱循環；(d)MS和LA-MOF@PDA@MS在1 Sun和2 Sun照射下加熱時的熱成像

圖3. 高粘度原油在室溫(a)和加熱后(b)的狀態；氙燈照射下原油液滴在原始海綿上的滲透行為(c)，氙燈關閉(d)及照射下(e)原油液滴在LA-MOF@PDA@MS表面的滲透行為；氙燈照射下原油液滴的熱成像（f）

圖4. 黑暗及光照下大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌研究

  本研究采用直接浸漬法成功制備了LA-MOF@PDA@MS超疏水海綿，方法工藝簡便，易于放大實施。該改性海綿具有優異的綜合性能，包括突出的拒水性，良好的耐酸堿腐蝕性，明顯的自潔性和機械韌性，同時具備出色的光熱性能。其光熱特性還有助于避免在低溫環境下結冰，并減少細菌污染造成的性能損傷，從而顯著延長了其使用壽命。因此，LA-MOF@PDA@MS海綿有望成為處理海洋溢油及工業含油廢水的高效候選材料，為環境修復提供新的技術路徑。

  該研究以題為“Photothermal superhydrophobic LA-MOF@PDA@MS sponge for offshore crude oil recovery”的論文發表在《Composites Part B: Engineering》上。碩士生廉悅和王熙麟為論文共同第一作者，湖北大學張玉紅教授、陳朝霞副教授以及湖北工程學院的劉勇博士為通訊作者。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.113012