由于石油管道穿孔、油箱事故以及海洋、河流和土壤表面的工业石油泄漏，原油和其他化学品泄漏对海洋和陆地生态系统产生了负面影响。目前，多种材料被用于吸收泄漏的油类，但每种方法都有许多缺点，包括二次污染、石油吸收率有限、不可生物降解以及无法大规模使用等。气凝胶因其低密度(~10mg/ml)、大表面积(m2/g)、低导热性和高吸附能力被用于油吸附的应用，但开发具有更高机械强度、高孔隙率、高比表面积和低体积密度且具有成本效益、环保的气凝胶材料是必要的。
近期，印度马哈里希·马坎德什瓦大学的AhmadUmar等人合成了一种壳聚糖/二氧化硅气凝胶，其溶胶-凝胶过程无需水热法或化学沉积法的高温条件和特定仪器。所得气凝胶均匀且具有可生物降解性、生物相容性、无毒和高反应性，且吸油性能也有提升。
该研究以题为“NanoporousandhydrophobicnewChitosan-Silicablendaerogelsforenhancedoiladsorptioncapacity”发表在《JournalofCleanerProduction》杂志上/溶胶共混物的合成/图1二氧化硅、壳聚糖和壳聚糖-二氧化硅共混气凝胶的合成方法壳聚糖-二氧化硅气凝胶混合物的合成如图1所示，将适量壳聚糖、乙酸和原硅酸四乙酯充分混合并搅拌10小时。然后将获得的混合物倒入聚苯乙烯培养盘中，在室温下过夜。最后，将获得的混合物用去离子水洗涤数次并真空冷冻干燥。同时，分别用二氧化硅、壳聚糖的气凝胶作为对比。其中，二氧化硅气凝胶和壳聚糖/二氧化硅气凝胶在50-60°C下用六甲基二硅烷(HMDS)蒸汽处理8小时，以完全改性凝胶表面为疏水性。最终得到四种气凝胶，即，改性二氧化硅气凝胶、纯壳聚糖气凝胶、未改性壳聚糖/二氧化硅气凝胶和改性壳聚糖/二氧化硅气凝胶。/气凝胶的表征/图2改性二氧化硅、纯壳聚糖、未改性壳聚糖/二氧化硅和改性壳聚糖/二氧化硅气凝胶的FTIR光谱四种气凝胶分别用于FTIR光谱观察，如图2所示，可以看出，未改性壳聚糖/二氧化硅气凝胶和纯壳聚糖气凝胶中，Si-OH和C-OH吸收带(-cm-1)非常强，而另外两者更低。与未改性的壳聚糖/二氧化硅气凝胶相比，改性二氧化硅气凝胶(-cm-1)的弯曲振动非常强烈。此外，cm-1处还观察到未改性和改性二氧化硅气凝胶中新形成的Si-O-Si键，证实了二氧化硅气凝胶的形成。-cm-1和-cm-1处的信号对应于共混气凝胶中的C-C和Si-O-C伸缩振动。此外，XRD结果显示气凝胶为无定形状态。/气凝胶的热稳定性/图3改性二氧化硅气凝胶和混合气凝胶(20-CS、25-CS和30-CS)的热重分析纯二氧化硅气凝胶、加有不同壳聚糖的混合气凝胶的TGA曲线如图3所示，改性二氧化硅气凝胶随温度升高的重量损失可以忽略不计，在较高温度下表现出良好的稳定性。轻微的重量损失可能是由于甲基的氧化和过量的原硅酸四乙酯的蒸发。而混合气凝胶随着温度的升高，重量损失相当大，其失重可以分为三个阶段，分别为水分子的损失、气凝胶结构的分解和结构变形。/气凝胶的形貌/图4(a)二氧化硅气凝胶；(b)纯壳聚糖气凝胶；(c)壳聚糖-二氧化硅混合物气凝胶通过SEM观察了二氧化硅、壳聚糖和壳聚糖-二氧化硅混合气凝胶(25-CS)的SEM图像，如图4所示。与未改性二氧化硅气凝胶相比，改性二氧化硅、壳聚糖和壳聚糖-二氧化硅混合物气凝胶(疏水处理后)显示出多孔结构。对上述凝胶进行疏水处理后，孔隙的大小及其数量增加，这使得它们更适合从油污染土壤样品中提取油类。/气凝胶的力学性能/图5抗压试验照片分别将不同气凝胶进行压物测试，纯二氧化硅样品仅在5.0g重量时压缩得更多，其高度减少到20.0g重量的一半，证明其本质上是脆弱和易碎的。与加有10%壳聚糖二氧化硅相比，它更硬，显示出更低的可压缩性和更高的机械强度。第三个气凝胶样品(25%壳聚糖-二氧化硅)的尺寸几乎没有任何压缩，尽管负载的重量增加到超过.0克，表明其良好的机械强度，可用作制造膜等的支撑材料。/气凝胶的吸附性能/图6Langmuir和Frendlich吸附等温线用于气凝胶的油吸附混合气凝胶25-CS样品(在0.1-0.4g/0.1L范围内)被用作吸附剂，用于吸附柴油，初始油浓度在范围为10–25m/L。搅拌2小时内达到平衡。记录初始重量和最终重量的差异，并将Langmuir和Freundlich等温线应用于处理所得数据。如图6所示，数据呈现的曲线几乎是线性的，证明两种等温线是适用的。此外，所制材料在6-7个周期后仍能保持%的去除能力。/总结/成功地通过溶胶-凝胶法制备得到了二氧化硅、壳聚糖和壳聚糖-二氧化硅共混气凝胶，并使用HMDS对表面进行疏水改性以进一步提高油吸附能力。此外，气凝胶具有纳米多孔结构，能承受高达克的重量。吸油效果也令人满意，有望应用于土壤/水油污染的处理。原文链接：