MOF-derived LDH modified flame-retardant polyurethane sponge for high-performance oil-water separation: Interface engineering design based on bioinspiration

阻燃剂 聚氨酯 材料科学 接触角 吸附 化学工程 石油化工 环境污染 复合材料 环境科学 有机化学 化学 工程类 环境保护
作者
Junxiu Piao,Mingjie Lu,Jinyong Ren,Yaofei Wang,Tingting Feng,Yaxuan Wang,Chuanmei Jiao,Xilei Chen,Shaoping Kuang
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:444 (Pt A): 130398-130398 被引量:112
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2022.130398
摘要

Frequent petrochemical spill accidents and secondary fire hazards have threatened the ecological environment and environmental safety. The traditional purification technology has the problems of high energy consumption and secondary pollution, which also brings new challenges to spill disposal. Herein, we demonstrate a biomimetic structure-based flame-retardant polyurethane (PU) sponge (FPUF@MOF-LDH@HDTMS) for continuous oil-water separation. Inspired by desert beetle and lotus leaf, the biomimetic micro-nano composite structure was constructed by in-situ growth of metal-organic framework-derived layered double hydroxide (MOF-LDH) on the surface of the PU sponge. After grafting MOF-LDH with hexadecyltrimethoxysilane, FPUF@MOF-LDH@HDTMS showed excellent superhydrophobic/superoleophilic performance (water contact angle=153° and oil contact angle=0°). FPUF@MOF-LDH@HDTMS can easily and quickly adsorb oily liquids suspended/settled in the water thanks to the unique bionic structure. FPUF@MOF-LDH@HDTMS has excellent oil/organic solvents absorption capacity; even after 20 cycles of use still maintains high adsorption capacity. More importantly, the continuous oil-water separation through FPUF@MOF-LDH@HTMS has achieved a separation efficiency of up to 99.1%. In addition, the bionic superhydrophobic sponge has excellent flame retardancy, which reduces the possibility of secondary fire caused by PU sponges. Thus, the biomimetic micro-nano composite structure provides a new design strategy for the more high-performance oil-water separation sponges.
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