氧化介导金属-酚醛网络构建仿生超疏水三聚氰胺海绵及其油水分离应用

为解决传统超疏水材料制备工艺复杂、难以工业化推广的问题，成都大学先进材料研究院团队开发了一种基于FeII氧化动力学调控的金属-酚醛网络(MPNs)仿生涂层策略。通过TA-FeII复合物的氧化转化实现涂层的时空可控沉积，经十八胺(ODA)修饰后获得水接触角达165°的超疏水海绵(MS@OMC-ODA)，在宽pH范围和动态操作环境中均展现优异油水分离性能，为超疏水表面应用提供了新范式。

　　

随着全球能源需求激增，石油泄漏事故频发对生态系统构成严重威胁。传统处理技术如原位燃烧、气浮离心等存在能耗高、效率低、二次污染风险，而具有超疏水/超亲油(SHB/SOL)特性的多孔吸附材料因其选择性吸油能力成为研究热点。然而现有仿生超疏水表面构建需要同步调控微纳米级粗糙结构与低表面能组分，制备过程往往涉及复杂的多步骤组装或额外添加纳米颗粒，严重制约工业化应用。

针对这一挑战，成都大学先进材料研究院的Bai Zhongxiang（白忠祥）、Deng Tingdan（邓婷丹）等研究人员创新性地提出氧化介导动力学策略，通过Fe^II氧化为Fe^III的过程精准调控金属-酚醛网络(MPNs)涂层的生长行为。该研究以三聚氰胺海绵(MS)为基底，在TA-Fe^II混合溶液中通过氧化介导配位(OMC)组装构建具有分级球形粗糙形貌的仿生中间层，经十八胺(ODA)化学修饰后成功制备出MS@OMC-ODA复合材料。相关成果发表在《Journal of Environmental Chemical Engineering》，为超疏水表面工业化制备提供了新思路。

研究团队运用紫外可见光谱(UV-vis)动态监测TA-Fe^III体系的配位过程，通过X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)表征涂层化学组成与形貌特征，结合接触角测量仪评估材料润湿性。与传统的离散组装和逐层自组装(LBL)相比，OMC策略形成的TA-Fe^III中间层展现出独特的层级粗糙结构，无需额外添加纳米颗粒即可实现表面形貌调控。

材料表征与形成机制
UV-vis分析显示TA-Fe^II体系在565 nm处的配体-金属电荷转移(LMCT)带随时间逐渐增强，表明Fe^II持续氧化推动TA-Fe^III配合物的动态形成。SEM观察发现OMC组装的涂层呈现微米级球状突起与纳米级褶皱的二元粗糙结构，这种仿生形貌显著优于传统方法获得的平滑涂层。

润湿性能研究
经ODA修饰后，MS@OMC-ODA的水接触角达到165°，较LBL法制备样品提高15°。材料在pH 1-13范围内保持超疏水性，对多种水基液体（包括盐溶液、酸碱溶液）均表现出优异的排斥性，在200次压缩循环后仍维持150°以上的接触角。

油水分离应用
在静态吸附测试中，该海绵对柴油、正己烷等有机溶剂的吸附容量达自身重量的80-120倍。动态分离实验中，装配MS@OMC-ODA的抽滤装置可实现98%以上的油相回收率，且经过50次循环后性能无显著衰减。

该研究通过氧化动力学调控实现了MPNs涂层的可控生长，突破了传统超疏水材料制备需多步骤组装的限制。所开发的MS@OMC-ODA材料兼具制备简便性（一步浸泡完成）、环境稳定性（耐酸碱/机械磨损）和高效分离性能（静态吸附/动态过滤），为石油泄漏应急处理提供了新型解决方案。特别值得注意的是，OMC策略中TA-Fe^II体系的持续氧化特性使得涂层厚度与粗糙度可精确调控，这种"自下而上"的仿生构建理念可拓展至其他功能涂层设计领域。研究团队指出，该方法省略了传统工艺中的纳米粒子引入步骤，大幅降低了生产成本，对推动超疏水材料的规模化应用具有重要示范意义。