中科院理化所王树涛、孟靖昕团队与燕大谷建民课题组合作：受珍珠层启发的生物矿化网可实现规模化且坚固的高效油水

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海上原油泄漏与工业含油废水排放给人类健康和生态环境带来了极大的危害。为了解决这些问题，先进的油水分离界面材料引起了广泛的关注。然而，这些材料中的大部分仍然有制备过程复杂，低分离效率和易损坏等缺点。

中科院理化所王树涛研究员、孟靖昕研究员团队与燕山大学谷建民副教授课题组在《Advanced Materials Interfaces》期刊上发表了题为“Nacre-Inspired Biomineralized Mesh toward Scalable and Robust Oil-Water Separation with High Efficiency”的文章（DOI: 10.1002/admi.202100852）。燕山大学环境与化学工程学院硕士研究生于少康为论文第一作者。此研究得到国家自然科学基金等资助支持。

受珍珠层的启发，研究人员通过浸涂和 ACC 介导生物矿化的方法设计制备了一种具有超亲水性和水下超疏油的生物矿化网（NBM）。合成的 NBM 具有分级的微纳米结构，可以实现规模化的制备以及具有坚固的机械性能，表现出高效和快速的油水分离效率（高于 99.99%）。矿化网表现出强大的机械性能，例如重复使用性、高盐稳定性、抗沙子冲击和抗刀刮的性能。此外，该 NBM 对不同种类的油显示出高效的油水分离效率，如矿物油、硅油、大豆油、正戊烷和环己烷。因此，坚固的机械性能、可规模化的制备以及高效的油水分离，使得 NBM 在实际油水分离中显示出巨大的应用潜力。

图1 a) NBM 制备过程示意图; b) 淡水珍珠壳的照片、微纳米结构和水下油接触角; c） NBM的微纳米结构和水下油接触角; d) NBM 大面积照片; e) 对比 NBM 和 CSMA 薄膜的载荷-位移曲线。

图2 a) 天然珍珠层（绿色）、制备的 NBM （红色）和文石标准卡片（紫色）的 XRD 谱; b) NBM 的高分辨率 TEM 图像，插图显示了 NBM 的相应选区电子衍射图案; c, d) 制备的 NBM 和天然珍珠层在水下都显示出超低的油粘附力。

图3 a) 油水分离过程的照片; b) NBM 对不同油的水下超疏油特性和低油粘附力; c) NBM 对不同油的油水分离效率。

图 4 a) 沙子撞击示意图; b) 在10 到 60 厘米不同高度的沙子撞击后的水下油接触角; c) 油接触角的示意图和沙子撞击前后的 SEM。

图5 a) 不同循环次数的油水分离效率; b) 不同氯化钠浓度（直至饱和）的油水分离效率; c) 沙粒冲击后不同油类的油水分离效率; d) NBM 与其他材料的机械性能比较。

相关链接

Shaokang Yu, Wei Chen, Yixuan Wang, Ran Zhao, Ruhua Zang, Jianmin Gu, Jingxin Meng Shutao Wang, Nacre-Inspired Biomineralized Mesh toward Scalable and Robust Oil-Water Separation with High Efficiency. Advanced Materials Interfaces, 2021, 2100852.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.202100852

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