Гидрофобные аэрогели PTFE/rGO с высоким содержанием полимера в качестве сорбентов воды

Впервые синтезированы композиционные аэрогели на основе политетрафторэтилена (PTFE) и оксида графена (GO) с высоким содержанием полимера — 90, 95 и 98 мас.%. Установлено, что GO выполняет структурообразующую функцию, обеспечивая получение монолитных трёхмерных каркасов, устойчивых в условиях лиофильной сушки даже при минимальной концентрации 2 мас.%, тогда как чистый PTFE в этих условиях разрушается. Последующий отжиг композитов при 370 °C, что выше температуры разложения кислородсодержащих групп GO и температуры плавления PTFE, приводит к образованию аэрогелей PTFE/восстановленного оксида графена (rGO). Выявлена прямая зависимость усадки при отжиге от содержания полимера: при увеличении доли PTFE она резко возрастает с 2,1 до 26,6%. Этот эффект объясняется доминирующей ролью капиллярных сил, стягивающих листы rGO в расплавленном полимере, в то время как каркас rGO препятствует усадке. Наиболее значимым результатом стало достижение рекордно низкой сорбционной способности по воде (Qw) для аэрогеля с содержанием PTFE 98%, составившей всего 0,001 г/г. Это значение на несколько порядков ниже, чем для аэрогеля из чистого rGO (~20 г/г), что подтверждает: высокое содержание гидрофобного полимера в сочетании с термической обработкой эффективно экранирует гидрофильные участки на поверхности листов rGO. Полученные в работе композиты обладают высокой гидрофобностью (краевые углы смачивания до 144°) и уникальным потенциалом для селективного поглощения органических растворителей из воды.