海上原油泄漏事故頻發(fā)，例如2020年一艘日本油輪于毛里求斯東南部海域擱淺，1000萬噸原油在海面泄漏，由于缺乏快速有效的處理方法，直接導(dǎo)致毛里求斯宣布進入緊急狀態(tài)。盡管當(dāng)前眾多多孔吸附劑材料對低粘度油品具有優(yōu)異吸附性能，但是由于海上原油的粘度高達103 -105mPa s，是普通輕質(zhì)油的上百倍，導(dǎo)致這些吸附材料難以快速的吸附海面浮油。俞書宏課題組前期工作中（Nat. Nanotechnol. 2017, 12, 434-440.）設(shè)計并研制石墨烯功能化的多孔疏水親油材料，在焦耳熱效應(yīng)的助力下大幅度降低海綿周圍原油的粘度，實現(xiàn)對原油的快速回收。但是這種接觸式加熱方式不利于遠程控制。利用遠程可控的光熱效應(yīng)同樣能夠有效提升多孔材料對海上原油的回收速率。然而，光的穿透深度十分有限，無法將能量高效的傳輸?shù)蕉嗫撞牧系膬?nèi)部，難以實現(xiàn)對海上原油高效回收。因此，如何利用多孔材料實現(xiàn)可遠程操控、安全高效的海上浮油回收仍然具有巨大挑戰(zhàn)。

針對上述難題，合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院陸楊教授課題組與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團隊合作，設(shè)計并制備了一種疏水親油的鐵磁性海綿，在交變磁場的遠程操控下，實現(xiàn)了水上高粘度浮油的高效連續(xù)性回收，相關(guān)成果以“Magneto-heated ferrimagnetic sponge for continuous recovery of viscous crude oil”為題發(fā)表在近日的《先進材料》（Adv. Mater. 2021, 2100074）上。

該團隊以商用海綿為模板，采用簡便的PDMS溶液浸漬法，將鐵磁性方形氧化鐵涂覆在海綿骨架表面，制備了具有超疏水親油性的鐵磁性海綿。這種鐵磁性海綿能夠快速響應(yīng)交變磁場的遠程刺激，整體迅速升溫，可原位大幅度降低原油的粘度，加速原油進入孔道的速度（圖1）?；诖判圆牧系暮暧^制備與溶液體積放大的浸漬法，該團隊實現(xiàn)了鐵磁性海綿的大尺寸制備；在交變磁場的刺激下，該鐵磁性海綿的表面溫度在10秒內(nèi)達到了120度；此外，該團隊基于該海綿連接的自吸泵設(shè)計了一種高粘度原油連續(xù)回收裝置，在交變磁場的遠程操控下，實現(xiàn)對原油的快速連續(xù)性回收（33.05 g h-1 cm-2）。這種遠程操控式的磁熱輔助多孔材料不僅為海上浮油的回收提供了新的策略，而且拓展了具有快速響應(yīng)速度的磁性組裝體在實際中的應(yīng)用方向。

圖1磁熱效應(yīng)助力鐵磁性海綿快速回收海上高粘度浮油示意圖。

論文的第一作者是合肥工業(yè)大學(xué)博士生宋永紅和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士生施露安。通訊作者為合肥工業(yè)大學(xué)陸楊教授和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授。本工作得到了科技部重點研發(fā)計劃及國家科學(xué)自然科學(xué)基金等基金的資助。