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青島能源所開發出介孔材料改性的聚酰胺復合膜
2020-01-06 | 編輯: | 【 】| | 供稿部門:膜分離與催化研究組
    

  由于比表面積大和孔結構可調等特點,介孔納米材料在能量儲存、氣體分離、納米催化等領域具有潛在的應用前景。青島能源所江河清研究員帶領的膜分離與催化研究組前期圍繞界面相容性調控這一科學問題,以功能化介孔聚合物為基底,利用金屬有機框架化合物(MOF)中的Al金屬中心與介孔聚合物表面功能基團之間的配位作用,將納米MOF限域在介孔聚合物孔道內,該類MOF表面的缺陷位點與CO2分子間存在較強的相互作用,顯著提高了MOF在低壓條件下的CO2吸附容量(J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 17220)。近期該研究團隊在《Chemistry of Materials》期刊上發表綜述文章(Chem. Mater., DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b03873),重點介紹了利用溶劑揮發誘導自組裝方法并以嵌段聚合物為模板合成介孔氧化鋁及其相關氧化物,并分析了該類介孔材料在吸附、分離和催化等方面的應用潛力。

             

  近日,研究人員嘗試將該類介孔材料引入到聚酰胺反滲透復合膜中,希望進一步提高海水淡化的效率。前期研究表明在聚酰胺膜中引入碳納米管、介孔氧化硅等納米材料,可以提高復合膜的水通量。由于常見納米材料與聚合物基質之間的界面相容性較差,在提高水通量的同時復合膜分離選擇性會顯著降低。針對這一問題,該研究團隊利用氨基功能化的介孔聚合物作為填充材料,通過調控介孔聚合物與聚酰胺基質之間的界面微結構,開發出具有較高水通量和高截鹽率的納米復合膜。研究表明介孔聚合物的介孔孔道作為水的快速傳輸路徑,極大地提高了復合膜的滲透性能,在16 bar壓力下,其水通量達55 L m-2 h-1;此外,其功能基團與聚酰胺鏈之間良好的相互作用增加了二者間的界面相容性,有效提高了復合膜的分離性能,對NaCl的截留率達98.7%。相關研究成果發表在《Journal of Membrane Science》期刊上(J. Membr. Sci., DOI: 10.1016/j.memsci.2019.117783)。  

  以上工作得到了國家自然科學基金等項目的資助。(文/圖 張艷、宋向菊)

  相關發表論文和專利目錄:

  1. X. Song, Y. Wang, C. Jiao, M. Huang, G. Wang, H. Jiang, Microstructure regulation of polyamide nanocomposite membrane by functional mesoporous polymer for high-efficiency desalination. J. Membr. Sci., DOI: 10.1016/j.memsci.2019.117783.

  2. X. Xu, S. K. Megerajan, Y. Zhang, H. Jiang, Ordered mesoporous alumina and their composites based on evaporation induced self-assembly for adsorption and catalysis. Chem. Mater., DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b03873.

  3. 一種羧基化介孔聚合物限域鋁基金屬有機框架復合材料及其制備方法和應用, 中國, 發明專利, 專利授權號:ZL201510599842.8.

  

 
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