超疏水ZIF-67海绵的构建及其在高效油水分离中的突破性应用

为解决工业油污泄漏导致的严重水污染问题，研究人员通过γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH550）修饰ZIF-67金属有机框架（MOFs），成功制备出超疏水SA/ZIF/MS海绵复合材料。该材料水接触角（WCA）达157.6±2°，油水分离效率99%，吸附容量最高140.1 g/g，为环境修复提供创新解决方案。

　　

随着工业化进程加速，石油泄漏、工业废水和化学品泄漏导致的水污染已成为全球性环境挑战。传统处理方法如机械撇油、化学分散剂等存在效率低、二次污染等问题。金属有机框架（MOFs）因其高比表面积和可调孔隙结构被视为潜在解决方案，但粉末形态的MOFs稳定性差，限制了实际应用。为此，中国国家科学基金会资助的研究团队通过表面改性技术，开发出具有超疏水特性的新型复合材料。

研究采用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH550）对ZIF-67进行疏水化改性，通过原位合成和浸渍涂层技术将改性材料负载于三聚氰胺海绵（MS）上。关键实验技术包括X射线衍射（XRD）表征晶体结构、接触角测试评估润湿性，以及油水分离效率测定。

材料表征：XRD显示KH550修饰后的SA/ZIF在0.7 wt%添加量下结晶度最佳，特征峰与标准ZIF-67一致，证实结构完整性。
润湿性分析：改性后的SA/ZIF水接触角从0°提升至123.2±2°，而SA/ZIF/MS海绵达157.6±2°，呈现超疏水性。
分离性能：材料对八种油类吸附容量54.1-140.1 g/g，分离后水中残留量<10 ppm，效率达99%。

该研究通过协同调控表面粗糙度与化学组成，实现了MOFs材料从粉末到宏观器件的转化。Ziqin Yao等学者开发的SA/ZIF/MS海绵兼具高吸附容量和化学稳定性，为海上溢油应急处理、工业废水净化提供了可规模化应用的新材料。论文发表于《Journal of Water Process Engineering》，其技术路线规避了含氟试剂的使用，符合绿色化学发展趋势，对推动环境功能材料设计具有重要指导意义。