基于墨鱼黑色素纳米颗粒的光热超疏水海绵用于高效太阳能驱动高粘度原油吸附与回收

为解决高粘度原油泄漏导致的海洋生态威胁，研究人员开发了一种基于墨鱼黑色素纳米颗粒(MNPs)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)修饰的三维多孔海绵(MPM)。该材料通过一步浸渍法实现光热转换与超疏水性能协同，在1太阳光照下表面温度达62.9°C，对高粘度原油吸附量达56.2 g/g，结合泵装置可实现连续回收。这项发表于《Desalination》的研究为海洋原油污染治理提供了绿色高效的解决方案。

　　

海洋原油泄漏被称为"黑色灾难"，高粘度原油因其低温下流动性差、传统处理方法效率低下，成为海洋生态治理的世界性难题。现有燃烧法、化学分散剂等手段存在二次污染风险，而普通吸附材料难以应对原油的高粘特性。面对这一挑战，受"以海治海"理念启发，中国研究人员从海洋生物资源中寻找突破口，开发出基于墨鱼墨汁的光热超疏水海绵，相关成果发表于《Desalination》期刊。

研究团队采用三步核心技术：首先从墨鱼墨囊提取黑色素纳米颗粒(MNPs)作为光热转换剂；其次通过一步浸渍法将MNPs与聚二甲基硅氧烷(PDMS)共沉积于三聚氰胺海绵(MS)骨架；最后系统表征材料的光热转换性能与原油吸附能力。实验选用渤海油田原油作为高粘度样本，通过模拟海洋环境验证实际应用效果。

材料制备与表征
通过超声辅助提取的MNPs展现宽谱吸光特性，X射线衍射证实其非晶态结构。扫描电镜显示PDMS将MNPs均匀锚定在MS骨架上，形成微-纳分级结构，接触角测试显示水接触角达156°，证实超疏水性。

光热性能分析
在1太阳光照(1 kW/m²)下，MPM表面温度10分钟内升至62.9°C，升温速率41.8°C/min，显著高于纯MS的2.3°C升温。红外热像仪显示热量集中于原油接触区域，证实局部加热降低粘度的机制。

原油吸附实验
光照条件下MPM对原油的吸附量(56.2 g/g)是黑暗条件下的3.7倍。吸附动力学显示20分钟内可完成90%吸附，且经50次压缩循环后仍保持85%初始容量。结合蠕动泵构建的连续回收系统，20分钟可回收8.6 g原油。

环境适应性验证
在模拟海水中，MPM对汽油、柴油等轻质油的吸附量达自身重量的67倍，油水分离效率超过99%。酸性(pH=2)和碱性(pH=12)环境中仍保持稳定性能，盐度变化不影响吸附效率。

该研究通过仿生设计将海洋生物资源转化为环境治理工具，实现了三大突破：首先，利用MNPs的宽谱吸光特性实现太阳能高效转化(光热效率达85%)；其次，PDMS修饰同时解决材料疏水性和结构稳定性问题；最后，简单的一步浸渍法为规模化生产提供可能。研究不仅为高粘度原油污染治理提供新方案，更开创了"海洋材料治海"的新范式，其生物相容性设计避免了传统方法的二次污染风险。未来通过优化MNPs负载率与海绵孔隙结构，有望进一步提升在极端环境下的应用性能。