Autonomes Graphengefäß zum Absaugen und Speichern flüssiger Körper aus verschüttetem Öl

Scientific Reports Band 6, Artikelnummer: 22339 (2016) Diesen Artikel zitieren

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Trotz bemerkenswerter Fortschritte in Wissenschaft und Technologie ist die Strategie zur Sammlung ausgelaufenen Öls seit der Ölkatastrophe in Santa Barbara im Jahr 1969 nahezu dieselbe geblieben. Das hier entwickelte Graphengefäß kann eine wichtige, aber grundlegende Änderung in der Strategie zur Sammlung verschütteten Öls bewirken. Wenn es auf das ölbedeckte Meerwasser gestellt wird, trennt das Graphengefäß das Öl selektiv ab, sammelt und speichert das gesammelte Öl dann ganz von selbst im Gefäß, ohne dass externe Energiequellen erforderlich sind. Kapillarität und Schwerkraft arbeiten zusammen, um dieses Prototyp-Graphengefäß mit einer Rate von mehr als 20.000 Litern pro Quadratmeter und Stunde (LMH) mit dem verschütteten Öl zu füllen, wobei die Ölreinheit besser als 99,9 % ist und das Gefäß einer Wassersäule standhält von 0,5 m. Das Gefäß verfügt außerdem über eine hervorragende chemische Stabilität und Recyclingfähigkeit. Bei Kontakt mit dem verschütteten Öl bildet sich an der Grenzfläche des reduzierten Graphenoxidschaums (rGO) eine erweiterte Ölkontaktfläche, die erheblich größer ist als die Dicke der Ölschicht. Diese erweiterte Kontaktfläche ändert sich auch bei einer Verdünnung der Ölschicht nicht wesentlich. Dadurch wird die hohe Ölsammelrate während der gesamten Bergung ausgelaufenen Öls aufrechterhalten.

Ölverschmutzungen haben zu Meeres- und Flussverschmutzungen geführt, was zu schwerwiegenden Umwelt- und Umweltproblemen geführt hat1,2,3. Seit 1963 sind etwa 28.000.000 Barrel Öl durch Unfälle ausgelaufen, und die Möglichkeit großer Ölunfälle hat mit der industriellen Entwicklung und der Tiefsee-Ölförderung zugenommen. Bemerkenswerterweise war die bei der Ölkatastrophe im Golf von Mexiko im Jahr 2010 angewandte Strategie zur Ölsammlung weitgehend dieselbe wie bei der Ölkatastrophe in Santa Barbara im Jahr 1969, trotz bemerkenswerter Fortschritte in Wissenschaft und Technologie seit 1969.

Andererseits gibt es zahlreiche Studien zur Ölentfernung, sei es zur Ölabsorption oder zur Öl/Wasser-Trennung. Zur Ölabsorption werden Schwämme aus Nanomaterialien aufgrund ihrer geringen Dichte und Superhydrophobie häufig verwendet. Reduziertes Graphenoxid4,5,6,7,8,9, Kohlenstoffnanoröhren (CNT)10,11,12, Kohlenstofffasern13 und Polymere14,15 wurden hauptsächlich als Rohstoffe für die Schwammherstellung verwendet und zeigten eine hervorragende Ölabsorptionskapazität, Effizienz und Wiederverwendbarkeit. Für die Öl/Wasser-Trennung wurden superhydrophobe oder superhydrophile Membranen und Netze aus CNT16,17,18, Polymer19,20,21, Metallhydroxid22 oder Silikat23,24 verwendet, um selektiv Öl oder Wasser für die Öl/Wasser-Trennung durchzulassen. Insbesondere der Membrantyp 16, 17, 19, 20 war aufgrund seiner geringen Porengröße effizient für die Trennung von Öl- und Wasseremulsionen, während der Netztyp 21, 22, 23, 24 einen hohen Fluss mit großen Poren ergab. Kürzlich wurde ein Netzkasten aus oxidiertem Kupfer für die In-situ-Trennung und Sammlung von verschüttetem Öl25 vorgeschlagen und anschließend wurde der Netzkasten mit Palmitinsäure beschichtet, um die Leistung zu verbessern26.

Damit ein System zum Auffangen von verschüttetem Öl im Meerwasser nützlich ist, müssen eine Reihe von Bedingungen erfüllt sein. Wenn ein schwimmendes Gerät zum Sammeln ins Meerwasser gelassen wird, muss es stabil genug sein, um schwappendem Meerwasser standzuhalten und auch dann noch wirksam zu sein, wenn es umkippt. Das verwendete Material muss chemisch stabil sein, da Rohöl organische Lösungsmittel wie Toluol und andere Kohlenwasserstoffe enthält, die das Material auflösen können. Um das Öl selektiv abzutrennen und zu verhindern, dass sich das im Gerät gesammelte Öl erneut mit dem umgebenden Meerwasser vermischt, müssen die Gerätewände dem Meerwasserdruck standhalten, wenn das Gerät durch das Gewicht des gesammelten Öls eingetaucht und durch schwappendes Meerwasser bespritzt wird.

In dieser Arbeit stellen wir ein autonomes Graphenschiff vor, das die Bedingungen erfüllt. Das Schiff trennt verschüttetes Öl vom Meerwasser, sammelt und lagert das gesammelte Öl im Schiff, ohne dass eine externe Stromversorgung erforderlich ist. Um das Gefäß zu konstruieren, entwickelten wir einen ionenvermittelten Montageprozess mit anschließendem Tempern, um reduziertes Graphenoxid (rGO) aus einer Lösung von Graphenoxid (GO)-Nanoplättchen auf einem Kupfernetz abzuscheiden. Bei diesem Graphengefäß handelt es sich im Wesentlichen um einen geschlossenen leeren Behälter, dessen Rumpf aus Kupfergeflecht besteht, das wiederum innen und außen vollflächig mit rGO-Schaum beschichtet ist. Unzählige Poren im rGO-Schaum saugen verschüttetes Öl durch Kapillarkraft schnell wie ein Schwamm auf und das angesaugte Öl fließt durch die Schwerkraft in das Gefäß.

Das Schema der Ölsammlung durch das Graphengefäß ist in Abb. 1a dargestellt. Das Graphengefäß ist ein geschlossener leerer Behälter, dessen Rumpf aus Kupfergeflecht besteht, das wiederum innen und außen vollflächig mit rGO-Schaum beschichtet ist. Wenn das Schiff in das Meerwasser getaucht wird, das mit einer dünnen Schicht aus verschüttetem Öl bedeckt ist, wird das Öl durch Kapillarkraft an der Grenzfläche zwischen der dünnen Ölschicht und dem Schaum selektiv in den rGO-Schaum gesaugt, wobei Öl an der Grenzfläche angesaugt, Wasser jedoch abgestoßen wird aufgrund der Hydrophobie und Superoleophilie27,28 des Schaums (Abbildung S1). Während der Schaum mit dem gesammelten Öl gesättigt wird, zwingt die Schwerkraft das Öl dazu, in den Behälter zu fließen und ihn zu füllen, sodass eine kontinuierliche Ölsammlung auch ohne externe Stromversorgung möglich ist. Aufgrund der Hydrophobie und der kleinen Poren im Schaum könnte das Gefäß einem Wasserdruck von bis zu 0,5 Metern Wassersäule standhalten (siehe Abbildung S2 und ergänzende Informationen).

Autonome Ölsammlung durch Graphengefäß.

(a) Schematische Darstellung der Ölsammlung durch ein Graphengefäß. Aufgrund seiner hydrophoben Oberfläche und seines Auftriebs schwimmt ein Graphengefäß auf der Wasseroberfläche. Wasser (blaue Kugeln) wird vom Gefäß abgestoßen. Wenn das Gefäß mit der Ölschicht in Kontakt kommt, absorbiert es durch Kapillarkraft und Oleophilie des Graphenschaums schnell Öl (schwarze Kugeln). Nachdem das Öl vollständig von den Schaumwänden des Behälters absorbiert wurde, wird das Öl durch die Schwerkraft über die gesamte Fläche des Behälters im Behälter gesammelt. (b) Optische Bilder eines experimentellen Graphengefäßes, das Rohöl sammelt. Vorder-, Rückseite und Unterseite des Gefäßes, mit Ausnahme der beiden gegenüberliegenden Seiten, bestanden zur Beobachtung aus Acrylplatten. Das Gefäß saugte das auf dem Wasser schwimmende Rohöl an und hielt den flüssigen Körper des gesammelten Öls im Gefäß.

Ein experimentelles Graphengefäß, das in Abb. 1a schematisch dargestellt ist, ist in Abb. 1b dargestellt. Das zweite Bild der Abbildung zeigt das Bild, das aufgenommen wurde, nachdem das Gefäß in einen mit Rohöl (Kuwait-Rohöl) bedeckten Wasserbehälter gestellt wurde. Es zeigt, dass das abgesaugte ausgelaufene Öl als flüssiger Körper im Gefäß gehalten wird. Obwohl alle Seiten mit Ausnahme der beiden Seiten der mit rGO beschichteten Kupfernetzplatten durch die Verwendung von Acrylplatten zur Beobachtung des Ölflusses transparent gemacht wurden, war aufgrund der Schwärze des Rohöls keine klare Visualisierung möglich. Daher wurde mit Oil Blue N (Sigma Aldrich 391557) blau gefärbtes Kerosin anstelle von Rohöl verwendet, wie in Abbildung S3 und Video S1 dargestellt. Aufgrund der gebotenen Klarheit werden die Demonstrationen von nun an mit dem gefärbten Kerosin durchgeführt, um eine klare Visualisierung zu ermöglichen.

Um das Graphengefäß zu konstruieren, wurde ein ionenvermittelter Montageprozess (IMA) entwickelt (Abb. 2a), da kein geeignetes Verfahren zur Verfügung stand, mit dem das Kupfernetz dick, bis zu mm-Bereich und gleichmäßig über das gesamte Gefäß mit Graphen beschichtet werden kann . Zu diesem Zweck wurde ein Behälter aus Kupfergeflecht in einen Tank getaucht, der mit einer entionisierten Wasserlösung aus gut dispergiertem GO gefüllt war (Abb. 2a). Zwischen der Anode des Kupfernetzbehälters und einer in der Lösung platzierten Kupferplatte, die als Kathode fungierte, wurde eine konstante Gleichspannung angelegt, wodurch sich Kupferionen von der Anode lösen. Darüber hinaus wurden die GO-Plättchen durch elektrostatische Kraft von der Anode angezogen. Sie wurden durch Kupferionen an der Anode des Kupfernetzbehälters verbunden und bildeten ein GO-Hydrogel29. Dieses einfache Verfahren reicht aus, um ein GO-Schiff zu bauen. Der Prozess ist aufgrund seines einfachen Verfahrens leicht auf den Metermaßstab skalierbar. Für eine größere Graphenwand oder ein größeres Gefäß sind lediglich ein größeres Kupfernetz und ausreichend GO-Lösung erforderlich. Da die angelegte Spannung nicht von der Fläche der Graphenwand abhängt, reicht eine niedrige Spannung von 5–10 V aus, um ein Gefäß im Metermaßstab herzustellen. Die Prozesszeit von IMA ist relativ kurz (10–60 Sekunden), sodass auch die kontinuierliche Herstellung der Graphenwand möglich ist.

Herstellung eines Graphengefäßes.

(a) Schematische Darstellung des ionenvermittelten Montageprozesses (IMA) zur Herstellung von Graphengefäßen. Kupfergeflechtbehälter (Gefäß) und Gegenelektrode werden in GO-Lösung eingetaucht. Wenn zwischen den Elektroden eine Gleichspannung angelegt wird, werden GO-Nanoplättchen von der Anode angezogen und es findet eine ionenvermittelte Anordnung statt. (b–d) Rasterelektronenmikroskopische (REM) Bilder von rGO-Aerogel (Schaum): (b) Bild von rGO-Schaum am Rand des Kupfernetzes. Der Schaum bildete sich gleichmäßig auf dem Netz ohne makroskopische Löcher. Der Maßstabsbalken beträgt 500 μm. (c) Vergrößertes REM-Bild des rechteckigen Teils im Bild von (b). (d) Querschnitts-REM-Bild des Schaums. Die rGO-Nanoplättchen sind miteinander verbunden und bilden eine dreidimensionale poröse Struktur mit Poren im Bereich von mehreren Mikrometern bis zu mehreren zehn Mikrometern. Die Maßstabsbalken sind in (c, d) 50 μm bzw. 10 μm groß.

Das Hydrogel wurde durch Gefriertrocknung oder Vakuumtrocknung getrocknet, um seine poröse Struktur beizubehalten. Dieses Aerogel wurde im Vakuum bei 200 °C getempert, um das GO-Aerogel zum rGO-Aerogel zu reduzieren (Abbildung S4). Das an der Kante des Kupfernetzes gebildete Aerogel (Schaum) wurde vergrößert, um die Grenzfläche zwischen dem Kupfernetz und dem Aerogel mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) zu untersuchen (Abb. 2b). Es konnten keine Risse oder Brüche beobachtet werden (Abb. 2c). Das Aerogel verfügt über ein gut vernetztes dreidimensionales poröses Netzwerk, wie im Querschnitts-REM-Bild von Abb. 2d zu sehen ist. Die Porengröße liegt im Bereich von mehreren Mikrometern bis mehreren zehn Mikrometern.

Nachdem die Hydrophobie und Oleophilie des rGO-Schaums festgestellt wurden (siehe ergänzende Informationen), wurde die Leistung des Graphengefäßes mit dem Gefäß in Abbildung S3a bewertet. Es handelt sich um ein rechteckiges Gefäß (8 cm × 4,2 cm mit einer Tiefe von 5,4 cm). Typischerweise wurde eine bekannte Menge Kerosin in einen mit Wasser gefüllten Behälter gegossen. Zur Nachahmung von Meerwasser wurde Salzwasser mit 3,5 Gew.-% NaCl verwendet. Abbildung 3a zeigt die Saugrate bzw. die Menge des in den Behälter angesaugten und gesammelten Öls in Litern pro Quadratmeter und Stunde (LMH). Die Rate liegt über 20.000 LMH. Dieser auf die Nennöldicke bezogene Wert steigt mit abnehmender Kerosinschichtdicke. Wie in Abbildung S5 erläutert, stellt die berechnete nominale Öldicke für eine Dicke von weniger als 0,5 mm nicht die tatsächliche Öldicke dar. Daher stellt die Sauggeschwindigkeit um 0,5 mm nicht die tatsächliche Geschwindigkeit dar.

Ölsaugeigenschaften eines Graphengefäßes.

(a) Abhängigkeit der Ölsaugrate von der Dicke der Ölschicht (Kerosin). (b) Optisches Bild der Öl-Wasser-rGO-Schaum-Grenzfläche. Aufgrund der Hydrophobie und Oleophilie des Schaums besteht an der Grenzfläche eine Kontaktlänge, die viel größer ist als die Ölschichtdicke. Der Maßstabsbalken beträgt 5 mm. (c) Recyclingfähigkeit des rGO-Behälters im Hinblick auf die Trenneffizienz (Ölreinheit). Der Wirkungsgrad bleibt auch nach 100 Nutzungszyklen bei über 99,99 %, was eine zuverlässige Wiederverwendbarkeit des rGO-Behälters zeigt. (d) Trenneffizienz verschiedener Öle und organischer Lösungsmittel. Benzin, Diesel, n-Hexan, Toluol und 1,2-Dichlorbenzol wurden erfolgreich vom Schiff gesammelt und zeigten hohe Trenngrade von über 99,97 %. Das eingefügte Diagramm zeigt den Wassergehalt verschiedener Öle und organischer Lösungsmittel. Die eingefügte Abbildung ist das optische Bild des von einem rGO-Schiff gesammelten Rohöls. Das Öl wurde mit dem rGO-Behälter gesammelt, der einen Monat lang in Rohöl getaucht war, um seine chemische Stabilität zu überprüfen. Obwohl im Rohöl verschiedene organische Lösungsmittel enthalten sind, die organische Verbindungen lösen, behielt das Gefäß seine hydrophobe und oleophile Natur auch nach einem Monat direktem Kontakt mit dem Rohöl bei.

Es wurde festgestellt, dass die Ölschichtdicke an der Öl-Schaum-Grenzfläche aufgrund der Hydrophobie und Oleophilie des Gels erheblich größer ist als die tatsächliche Öldicke, wie in Abb. 3b dargestellt. Diese verlängerte Kontaktlänge nimmt mit abnehmender Ölschichtdicke nur geringfügig ab und das Verhältnis der Kontaktlänge zur Ölschichtdicke nimmt zu (Abbildung S6a,b). Die Kontaktlänge wird durch den Meniskus verlängert, der sich an der Öl-Luft-Schaum-Grenzfläche sowie an der Öl-Wasser-Schaum-Grenzfläche bildet (siehe ergänzende Informationen). Aufgrund der nahezu konstanten Kontaktlänge bleibt die pro Zeit gesammelte Ölmenge relativ konstant. Wenn das Graphengefäß in ölverschüttetes Meerwasser getaucht wird, behält es seine hohe Ölsammelrate bei, selbst wenn das Öl dünner wird. Das Aufrechterhalten einer hohen Saugleistung, bis das Öl vollständig zurückgewonnen ist, ist bei Ölunfällen unerlässlich, was mit herkömmlichen Skimmern und Filtersystemen nur schwer zu erreichen ist. Das Vorhandensein eines kontinuierlichen Ölfilms würde ausreichen, um die Kapillarwirkung und die Ölsammlung sicherzustellen, da dann die Kontaktlänge größer als 4,6 mm wäre, was viel größer ist als der effektive Porendurchmesser des Schaums.

Auf das Graphengefäß wirken zwei Kräfte: Kapillarkraft und hydrostatischer Druck. Die Kapillarkraft fungiert als treibende Kraft dafür, dass Öl in den Schaum gesaugt wird. Bei Wasser hingegen wirkt es wie eine Kraft, die verhindert, dass Wasser in den Schaum eindringt, und ermöglicht so die selektive Ansaugung von Öl. Der hydrostatische Druck zwingt das Öl im Schaum dazu, aus dem Schaum auszutreten und in den Behälter zu fließen (siehe Abbildungen S7 und S8). Wie in den Abbildungen S9 und 10e sowie im Video S2 dargestellt, fließt Öl nicht nur aus der Öl-Schaum-Kontaktfläche ein, sondern, was noch wichtiger ist, über den gesamten Umfang des beschichteten Schaums, was eine schnelle Sammlung von verschüttetem Öl ermöglicht.

Ein weiteres Leistungskriterium von Interesse ist die Trenneffizienz. Der mit dem Karl-Fischer-Coulometer (Metrohm 831) gemessene Wirkungsgrad lag hinsichtlich der Ölreinheit bei über 99,99 %. Für eine längere Nutzung ist die Recyclingfähigkeit des Gefäßes von Interesse. Wie in Abb. 3c gezeigt, gab es nahezu keine Veränderung der Ölreinheit, der Ölgehalt lag im Bereich von 50 ppm (Abbildung S11), selbst nachdem das Gefäß 100 Mal verwendet wurde. Rohöl enthält organische Lösungsmittel wie Toluol und die Lösungsmittel können das Konstruktionsmaterial des Gefäßes auflösen. Aus diesem Grund wurde auch die Abscheideleistung für verschiedene Öle und Lösungsmittel gemessen (Abb. 3d). Das Gefäß behielt seine selektive Permeabilitätseigenschaft auch dann, wenn es einen Monat lang in Rohöl getaucht wurde (kleine Abbildung, Abb. 3d), was seine hervorragende chemische Stabilität offenbart.

Für eine praktische Demonstration in welliger See wurde ein kubischer Behälter hergestellt, um Öl unter welligen Bedingungen zu sammeln und zu halten (Abb. 4a). Für alle Wände des Schiffs wurden Kupfergitterplatten mit rGO-Schaumstoff verwendet, um zu verhindern, dass Wasser in das Schiff eindringt, wenn es von einer starken Welle überrollt wird, wobei auf allen Seiten etwas Freiraum aus Acrylplatten für die Sicht vorhanden ist. Selbst wenn das Schiff durch Wellen umgeworfen wurde, blieb das gesammelte Öl (Kerosin) aufgrund des ölselektiven durchlässigen Schaums und der geschlossenen Struktur des Schiffs im Schiff zurück (Abb. 4b und Video S3). Eine zusätzliche Menge Kerosin wurde gesammelt, da das aufgewirbelte Wasser mit dem Schaum auf der geschlossenen Oberseite in Kontakt kam. Tatsächlich trägt der wellige Wasserzustand dazu bei, mehr Öl für das Graphengefäß zu sammeln. Wenn daher bei schlechtem Wetter und rauer See ein Ölaustritt auftritt, bei dem der herkömmliche Ölauffangboom und der Skimmer nicht anwendbar sind, können die Graphenbehälter auf dem Meer schwimmen gelassen werden, um Öl aufzufangen, und dann später bei schönem Wetter abgeholt werden.

Versuchsgefäß zur praktischen Demonstration im Wellenwasser.

(a) Optisches Bild eines würfelförmigen Gefäßes, dessen gesamte Facetten mit rGO-Schaum beschichtet sind und an allen Seiten etwas Platz für die Acrylplatte zur Betrachtung haben. (b) Das Schiff konnte bei hohem Wellengang Kerosin sammeln und lagern. Das Taumeln aufgrund der Welle führte dazu, dass sich mehr Kerosin ansammelte, da das Taumeln zu einem besseren und stärkeren Kontakt zwischen Kerosin/Wasser-Gemisch und rGO-Schaum führte.

Verschüttetes Öl enthält organische und anorganische Verunreinigungen. Das Öl in Küstennähe ist oft mit Sand, Kieselsteinen und Algen vermischt. Das Öl im Meerwasser enthält schwimmende Teerkugeln, bei denen es sich um Erdölklumpen handelt. Die Poren des Graphenschaums können durch diese Verunreinigungen verstopft werden, was zu einer Verringerung der Sammelrate führt. Allerdings würde das angesammelte Öl dazu führen, dass das Schiff tiefer im Meerwasser versinkt. Wenn das Gefäß sinkt, steht mehr frische Schaumoberfläche zur Verfügung und dieses Eintauchen würde dazu beitragen, die Sammelrate wiederherzustellen.

Der hier vorgestellte Prototyp eines Graphengefäßes trennt trotz seiner einfachen Herstellung und einfachen Skalierbarkeit verschüttetes Öl nahezu perfekt vom Meerwasser, saugt das abgeschiedene Öl schnell ab, bis das verschüttete Öl vollständig zurückgewonnen ist, und speichert das gesammelte Öl dadurch im Gefäß der natürlichen Kapillarkraft und Schwerkraft ohne jegliche Eingaben von außen. Diese Ergebnisse zeigen, dass von Menschen verursachte Katastrophen durch Naturkräfte und inhärent natürliches Material behoben werden können. Der hier gewählte Ansatz zur Beseitigung von ausgelaufenem Öl, der darin besteht, auf Naturkräfte zu setzen und natürliche Materialien zu verwenden, bietet einen aufgeklärten Weg zur Bewältigung wissenschaftlicher und technologischer Herausforderungen.

Zur Bildung des GO-Hydrogels von IMA wurde ein Kupfernetz (Nilaco Corp., CU-118050) mit 300 μm großen Öffnungen verwendet. Das Netz wurde geschnitten und gefaltet, um einen Netzbehälter herzustellen. Dieser Kupfernetzbehälter wurde in einen Tank getaucht, der mit einer entionisierten Wasserlösung aus gut dispergiertem GO gefüllt war. Die homogene kolloidale Lösung wurde durch die Herstellung von GO-Pulvern mithilfe einer modifizierten Hummers-Methode30 und deren Dispergierung in entionisiertem Wasser unter Ultraschallbehandlung erhalten. Über ein Gleichstromnetzteil (ITECH, IT6720) wurde 1 Minute lang eine konstante Gleichspannung von 10 V zwischen der Anode des Kupfernetzbehälters und der Kathode der Kupferplatte angelegt. Das auf dem Netz gebildete GO-Hydrogel wurde sofort mit einem Vakuum-Gefriertrockner (Ilshin, FDS-5508) oder einem Vakuumofen (maßgefertigter Ofen) getrocknet. Dieses GO-Aerogel wurde im Vakuum (unter 10−2 Torr, Vakuumofen) bei 200 °C mehrere Stunden lang getempert, um verbleibende Wassermoleküle und funktionelle Sauerstoffgruppen zu entfernen.

Eine Lösungsmischung aus Graphitpulver (Bay Carbon, SP-1), Schwefelsäure und Kaliumpermanganat in einem Becherglas wurde 6 Stunden lang bei 45 °C gerührt. Die Lösung wurde mit entionisiertem (DI) Wasser und Wasserstoffperoxid neutralisiert. Diese braune Lösung wurde einer Dialyse unterzogen, um jegliche restliche Säure und Salz in der Lösung vollständig zu entfernen. Das GO-Pulver wurde durch Filtration der Lösung unter Verwendung eines Anodisk-Membranfilters (47 mm Durchmesser, 0,2 μm Porengröße, Whatman) erhalten. Die Konzentration des in entionisiertem Wasser dispergierten GO betrug 1–5 mg mL−1 und die Lösung wurde 6 Stunden lang beschallt, um eine homogene GO-Suspension herzustellen.

Zitierweise für diesen Artikel: Kim, T. et al. Autonomes Graphengefäß zum Absaugen und Speichern flüssiger Körper aus verschüttetem Öl. Wissenschaft. Rep. 6, 22339; doi: 10.1038/srep22339 (2016).

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Diese Forschung wurde von der National Research Foundation of Korea unterstützt (Stipendien 2009-0083512, 2014R1A2A1A05007760 und 2014R1A1A4A01008768). Die Autoren bedanken sich auch für die Unterstützung des Institute of Advanced Aerospace Technology der Seoul National University.

Fakultät für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik, Seoul National University, 08826, Seoul, Südkorea

Taewoo Kim, Jeong Seok Lee, Geonhui Lee, Dong Kyun Seo und Yong Hyup Kim

School of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University, 08826, Seoul, Südkorea

Youngbin Baek, Jeyong Yoon, Seung M. Oh und Hong H. Lee

Institut für chemische Prozesse, Asiatisches Institut für Energie, Umwelt und Nachhaltigkeit (AIEES), Seoul National University, 08826, Seoul, Südkorea

Youngbin Baek & Jeyong Yoon

Fakultät für Maschinenbau, INHA University, 22212, Incheon, Südkorea

Tae June Kang

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TK trug zum Experimentdesign, zu Messungen, zur Datenanalyse und zur Erstellung von Manuskripten bei. JSL, GL, DKS und YBB trugen zu experimentellen Messungen und Datenanalysen bei. JY, SMO, TJK, HHL und YHK trugen zur Planung von Experimenten, zur Datenanalyse und zur Manuskripterstellung bei. Alle Autoren haben das Manuskript überprüft.

Die Autoren geben an, dass keine konkurrierenden finanziellen Interessen bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Kim, T., Lee, J., Lee, G. et al. Autonomes Graphengefäß zum Absaugen und Speichern flüssiger Körper aus verschüttetem Öl. Sci Rep 6, 22339 (2016). https://doi.org/10.1038/srep22339

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Eingegangen: 16. November 2015

Angenommen: 08. Februar 2016

Veröffentlicht: 29. Februar 2016

DOI: https://doi.org/10.1038/srep22339

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Autonomes Graphengefäß zum Absaugen und Speichern flüssiger Körper aus verschüttetem Öl