国家纳米科学中心化学

biotech2年前（2018-07-29）2050浏览

[简介]

分离技术是现代工业中最重要的技术之一. 常规的分离技术有孔薄膜，例如蒸馏，蒸发，精馏等，被设计为具有高能耗工艺，并且膜分离是近年来低能耗，高效率的快速发展. 分离方法. 膜分离过程可以通过在选择性膜上施加压力差来实现分离，从而使要分离的物质选择性地穿过膜，而实现有效膜分离的关键在于高度选择性的膜材料. 目前，膜分离技术已经应用于净水和海水淡化中. 但是，其在有机体系中的应用相对滞后. 主要有两个原因: 首先有孔薄膜，大多数传统的一维聚合物材料在有机溶液中不稳定. 其次，传统的一维聚合物薄膜没有永久的孔隙，降低了分离效率.

【成就介绍】

最近，国家纳米科学中心研究员唐志勇和李连山副研究员开发了一种在SiO2表面引发表面聚合的方法，并通过精细控制表面改性和聚合条件，成功地获得了平方厘米的多孔支撑层. 超滤膜. 分子保留结果表明，微孔膜不仅具有优异的稳定性，而且具有比目前使用的聚合物膜高两个数量级的过滤速率. 该结果发表在国际著名的《自然化学》杂志上，标题为“包含具有刚性骨架的共轭聚合物的微孔膜，可实现超快的纳米过滤”.

[图文指南]

图1完全共轭CMP膜的制备和表征

（a）在溴化苯官能化的Si / SiO2衬底上CMP膜的表面引发聚合的;

（b）将42纳米厚的p-CMP膜转移到PAN衬底上的照片；

（c）转移到硅衬底上的CMP膜的大面积表面和横截面（插图）的SEM图像；

（d）硅晶片上p-CMP膜的AFM图像;

（e）硅晶片上p-CMP膜的AFM高度分布;

（f）CMP聚合物和聚酰胺聚合物的化学结构刚度比较；

（g）p-CMP膜转移到弹性基材上并施加压缩应力时形成的皱纹的AFM图像;

（h）当将聚酰胺聚合物薄膜转移到弹性基材上并施加压缩应力时，由皱纹形成的AFM图像；

（i）p-CMP膜的杨氏模量;

（j）聚酰胺聚合物薄膜的杨氏模量.

图2 p-CMP，m-CMP和o-CMP膜的纳滤性能

（a）CMP膜对各种分子量染料的排斥行为；

（b）PPh-IX染料在甲醇中的UV-Vis吸收光谱以评估p-CMP膜的分离性能;

（c）穿过不同的CMP膜时溶剂渗透性与溶剂年份之间的关系;

（d）对于p-CMP，m-CMP和o-CMP膜，甲醇渗透性与反向膜厚之间的关系；

（e）对于p-CMP膜，己烷，甲醇和乙醇的渗透曲线随时间变化;

（f）不同化学修饰后p-CM-OH的排斥行为.

图3无定形聚合物模型的结构分析

（a）在p-CMP胶片中互连（绿色）和断开连接（红色）的间隙图像；

（b）m-CMP膜中互连的（绿色）和断开的（红色）空隙的图像；

（c）o-CMP膜中互连的（绿色）和断开的（红色）空隙的图像；

（d）互连（绿色）和断开（红色）的聚酰胺聚合物薄膜空隙图像；

（e）p-CMP膜中孔隙相对于孔的彩像；

（f）m-CMP膜中孔隙相对于孔的着像；

（g）o-CMP膜中相对于孔的空隙的颜色使图像着色.

【摘要】

该文章报道了通过表面聚合获得具有刚性骨架的自组装多孔聚合物膜. 研究发现，聚合物膜可以在系统中实现高溶剂通量和高选择性过滤. 与传统的一维柔性高分子材料相比，该滤膜具有较高的热稳定性和丰富的自组装微孔，并且其孔的结构或尺寸也可以通过化学后改性的方法进行调节. 因此，这种材料具有永久的微孔结构和高孔隙率，有望成为新一代高效的膜分离材料.

文档链接: 包含具有刚性骨架的共轭聚合物的微孔膜可实现超快的纳米过滤（Nat. Chem. 2018，DOI: 10.1038 / s41557-018-0093-9）

本文由Biotech Polymer和Biotech Group撰写，并经过牛的审查和整理.

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