Губки из углеродных нанотрубок (УНТ), уникально легированные серой, также продемонстрировали высокую способность абсорбировать нефть, потенциально открывая возможность использования материала при промышленных авариях и ликвидации разливов нефти.
Результаты опубликованы сегодня, 17 января, в журнале IOP Publishing Nanotechnology.
УНТ представляют собой полые цилиндрические структуры, состоящие из одного листа углерода. Благодаря своей структуре, УНТ обладают исключительными тепловыми, химическими и механическими свойствами, которые позволили найти множество применений, от бронежилетов до солнечных батарей.
Их рекламировали как отличных кандидатов для очистки сточных вод; однако возникли проблемы при попытке обработать мелкие порошки и, в конечном итоге, извлечь их из воды.
Ведущий автор исследования Лука Камилли из Университета Рима сказал: «Использовать порошки CNT для удаления нефти, разлитой в океане, довольно сложно. С ними трудно справиться, и после освобождения они могут потеряться или раствориться в океане.
«Однако с УНТ миллиметрового или сантиметрового масштаба, как мы синтезировали в этом исследовании, гораздо проще обращаться. Они плавают в воде из-за своей пористой структуры и, пропитавшись маслом, легко удаляются.
Просто сжимая их и выпуская масло, их можно использовать повторно."
В новом исследовании исследователи из Университета Рима, Университета Нанта и Университета Аквилы увеличили УНТ до необходимого размера, добавив серу в процессе производства — полученная губка имела среднюю длину 20 мм.
Добавление серы вызвало образование дефектов на поверхности губок из УНТ, что затем позволило ферроцену, который также был добавлен в процессе производства, осаждать железо в крошечные капсулы внутри углеродных оболочек.
Присутствие железа означало, что губки можно было магнитно контролировать и приводить в движение без какого-либо прямого контакта, что облегчало существующую проблему попытки контролировать УНТ при добавлении на поверхность воды.
Исследователи продемонстрировали, как сконструированные губки из УНТ могут успешно удалять токсичный органический растворитель — дихлорбензол — из воды, показывая, что он может поглощать массу, равную 3.В 5 раз выше, чем было достигнуто ранее.
Также было показано, что губки из CNT впитывают растительное масло в 150 раз больше его первоначального веса и впитывают моторное масло с немного большей емкостью, чем сообщалось ранее.
«Улучшенные впитывающие свойства губки обусловлены пористой структурой и шероховатой поверхностью УНТ. Масла или растворитель могут легко абсорбироваться в пустых пространствах между УНТ, что облегчается из-за шероховатых поверхностей », — продолжил Камилли.
«Следующим этапом наших исследований является улучшение процесса синтеза, чтобы губки можно было производить в промышленных масштабах. Мы также должны изучить токсичность губок, прежде чем можно будет реализовать какое-либо реальное применение."