石墨烯氧化物与二氧化硅纳米纤维协同构建新型互穿网络结构气凝胶实现高效油吸附与光热蒸发

针对有机硅烷气凝胶在阻燃性和热稳定性方面的不足，研究人员通过溶胶-凝胶法和常压干燥技术，以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)为硅源，结合SiO2 纳米纤维(SNFs)和原始氧化石墨烯(GO)模板，成功制备了具有互穿网络结构的复合气凝胶(SGAG)。该材料展现出超疏水性(WCA=159°)、69.35 g g-1 的二氯甲烷吸附容量、14.07 KPa的压缩强度及95.95%的宽光谱吸收率，同时实现了1.33 kg m-2 h-1 的光热蒸发速率，为太阳能净水生产提供了新材料解决方案。

　　

在环境污染治理和清洁能源开发的双重挑战下，传统有机硅烷气凝胶虽具有优异的弹性和疏水性，但其脆弱的阻燃性能和有限的热稳定性严重制约了实际应用。这一问题在海上原油泄漏处理和太阳能海水淡化等领域尤为突出——材料既需要承受高温环境，又要实现高效污染物吸附与光热转化。针对这一技术瓶颈，陕西高校联合榆林市科技局的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表突破性成果，通过创新性地引入氧化石墨烯(GO)和二氧化硅纳米纤维(SNFs)构建双重模板，开发出具有革命性互穿网络结构的复合气凝胶(SGAG)。

研究团队采用溶胶-凝胶法结合常压干燥(APD)技术，以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)为共硅源，通过GO纳米片与SNFs的协同作用实现材料的多尺度调控。关键技术包括：电纺制备SNFs网络骨架、未改性GO的原位分散策略、水解缩合反应构建硅氧烷三维网络，以及TMCS表面疏水化处理。特别值得注意的是，该方法突破传统GO表面氨基化修饰的限制，直接利用其表面羧基与硅羟基(Si-OH)反应形成稳固界面。

材料设计与结构表征
通过SEM和TEM观察到独特的"三明治"纳米片(硅/GO/硅)与"核壳"纳米纤维(SNFs/硅)互穿结构。这种异质网络使材料在80%应变下仍保持14.07 KPa的机械强度，XRD分析证实GO的(002)晶面间距扩大0.82 nm，表明硅纳米粒子成功嵌入GO层间。

功能性能测试
接触角测试显示超疏水性(WCA=159°)，油吸附实验中对二氯甲烷的吸附量达69.35 g g^-1
。紫外-可见-近红外光谱显示95.95%的宽谱吸收(200-2500 nm)，锥形量热测试表明热释放速率峰值降低63.7%，证实GO的阻燃屏障效应。

光热蒸发应用
在1 kW m^-2
光照下，SGAG蒸发器实现1.33 kg m^-2
h^-1
的蒸发速率，盐度耐受测试表明其在20 wt% NaCl溶液中性能无衰减，连续30天海水蒸发后表面无盐结晶。

这项研究通过巧妙的材料设计解决了弹性气凝胶功能单一的科学难题。GO与SNFs的协同效应不仅赋予材料机械鲁棒性，更创造出光热-吸附双功能特性。特别是省略GO表面修饰的简化工艺，为工业化生产提供可能。该成果不仅为海洋油污治理提供新材料，其高效界面蒸发性能更拓展了太阳能海水淡化的材料选择，对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中"清洁饮水和卫生设施"目标具有实践意义。研究团队特别指出，SGAG在极端环境下的长期稳定性仍需进一步验证，但其已展现出替代传统聚合物吸油材料的巨大潜力。