【文章作者】
环境工程专业2023级硕士研究生庞玫华，太阳成集团tyc33455cc太阳成集团tyc33455孙娟老师团队
【背景介绍】
频繁的海上原油泄漏，尤其是高粘度原油，因流动性极差，常规吸附材料难以快速浸润，易造成长期生态破坏。传统光热吸附剂多依赖石化基底，存在纳米材料 /微塑料二次污染风险。开发绿色、可循环、光热驱动、无合成聚合物的高效吸附材料，成为海洋溢油修复的迫切需求。
【全文速览】
针对上述难题，环境工程专业2023级硕士研究生庞玫华在导师孙娟老师指导下开发了一种太阳能驱动、可循环使用的全生物质气凝胶 GCTM，以明胶、纳米纤维素（TOCNF）、碳纳米管（CNTs）为原料，通过一锅法 + 冷冻干燥 + MTMS 气相沉积制备而成。
该气凝胶兼具超疏水、高光热转化、垂直导热、高弹性可循环等特性，在模拟太阳光下快速升温，原位降低原油粘度，实现对高粘度原油的超快、高容量吸附，10 次循环后仍保持 83% 以上吸附容量，为海洋高粘度溢油修复提供了可持续新方案。论文发表于环境领域知名期刊Journal of Hazardous Materials上。
【本文亮点】
1. 全生物质绿色设计：以明胶、纳米纤维素为骨架，无石化合成聚合物，MTMS-CVD 疏水改性同时锁定 CNTs，大幅降低二次污染风险。
2. 卓越光热与导热：100 mW·cm⁻² 光照下 60 s 内升温至83.4℃，具备高效垂直热传导，可快速加热底层原油、降低粘度。
3. 超高性能：对高粘度原油吸附容量达56.06–71.60 g/g，吸附速率9.7–12.9 g·cm⁻³·s⁻¹，动力学遵循准一级模型。
4. 优异循环与稳定：机械挤压可回收 > 81% 吸附油，10 次循环保留 83.36% 容量；耐海水、耐 UV、耐酸碱，环境适应性强。
5. 机制清晰：油密度决定吸附容量，粘度控制吸附速率，光热降粘是吸附速率主控步骤。
【图文解析】
1. 材料设计与制备
以明胶为结构基体、TOCNF增强力学、CNTs提供光热与导热，经一锅交联、冷冻干燥构建三维多孔网络，再通过 MTMS-CVD 形成疏水硅氧烷层，实现超疏水 + CNTs 牢固锚定。
2. 光热转化与垂直导热
CNTs 赋予全光谱强吸收，光热转化效率优异；表面快速升温，热量高效向下传递，直接加热界面原油；10 次光热开关循环性能稳定，无明显衰减。
3. 高粘度原油吸附性能
光照下快速降粘，实现秒级浸润与快速吸附；吸附容量与油密度正相关，速率与粘度负相关；真实海水、自然日光下仍高效，盐度、表面活性剂、油浓度影响小。
4. 循环稳定性与机械性能
50% 应变压缩弹性好，10 次循环残余形变小；10 次吸附-挤压循环，结构完整、CNTs 无脱落；热稳定性强，使用温度远低于分解温度，无油裂解与 VOC 释放。
5. 环境安全性
金属离子浸出远低于海水水质标准；工作温度 < 85℃，无原油裂解，无二次污染。
【总结与展望】
本工作构建的GCTM 全生物质光热气凝胶，完美解决高粘度原油吸附慢、传统材料污染大、难以循环等痛点，实现太阳能驱动、绿色高效、可循环的溢油修复。
该设计为环境友好型功能吸附材料开发提供新思路，在海洋溢油应急、工业含油废水处理、粘性污染物治理等领域具有广阔应用前景。
【文献信息】
Juan Sun, Meihua Pang, Shuixiang Xie, Shulei Wang, Wenhui Zhang, Fang Liu, Solar-driven, reusable biomass aerogel from gelatin and nanocellulose for efficient cleanup of high-viscosity crude oil spills, Journal of Hazardous Materials, 2026, 506, 141634.DOI: 10.1016/j.jhazmat.2026.141634
