溫室氣體的釋放加劇了全球變暖現(xiàn)象。與相同質(zhì)量的二氧化碳相比,甲烷的溫室效應是二氧化碳的25倍。因此,減小自然界和人類生產(chǎn)生活中甲烷的釋放勢在必行。為了抑制陸地上甲烷氣體的釋放,科研工作者提出以多孔材料,如活性炭、沸石、金屬-有機骨架結構、微孔配位聚合物等,選擇性吸附甲烷氣體。然而對于海洋中的甲烷泄露,這些材料的孔隙由于親水的特性會立即被海水填充甲烷泄露,從而失去吸附甲烷的能力。
超疏水材料是最近十年以來開發(fā)的特殊浸潤性材料。隨著科研工作者對這類材料的深入研究和理解,最近中國科學院化學研究所的江雷研究員和蘇彬副研究員開發(fā)了一種具有宏觀多孔結構的超疏水材料。將普通商用海綿浸漬到含有聚合物和疏水納米粒子的氯仿溶液中,待有機溶劑揮發(fā)后即可在海綿表面和孔內(nèi)形成約10微米厚的超疏水涂層。這種多孔超疏水材料展現(xiàn)出空氣中超疏水、水下超親氣的性能酒精報警器,與江雷研究員提出的“陰陽二元理論”相一致。
基于材料排斥海水/吸附甲烷氣體的特殊性質(zhì),該課題組開發(fā)了特異性吸收從海底泄露的甲烷氣泡的方法。實驗中,從海水底部溢出的甲烷氣泡一旦遇到超疏水海綿,立即就被海綿吸收,從而實現(xiàn)了海水中甲烷氣泡的快速收集。除此之外,如果將一根導管與泡在海水中的超疏水海綿相連接,由于導管內(nèi)外水壓的差異甲烷泄露,則經(jīng)過海綿吸收的甲烷氣泡會被源源不斷的通過導管傳送到陸地去,從而實現(xiàn)了“變廢為寶”的節(jié)約經(jīng)濟學理念。
這一令人振奮的實驗的結果為解決自然環(huán)境中和人類海下天然氣開采過程中出現(xiàn)的甲烷泄漏事件帶來新的希望,同時這項技術也可以應用于水中氣體的定向輸運。由于該研究中超疏水涂層的制備簡單、廉價而且非常易于操作甲烷泄露,因此該技術有望在海下天然氣開采煤氣檢測儀,以及處理湖泊、河流等水體的甲烷泄露中獲得實際應用。
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