中科院青島能源所江河清研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)出介孔材料改性的聚酰胺復(fù)合膜

1月6日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所發(fā)布新聞稱：由該所江河清研究員帶領(lǐng)的膜分離與催化研究組在《材料化學(xué)》期刊上發(fā)表相關(guān)研究成果綜述文章，重點(diǎn)介紹了利用溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)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(guān)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(yīng)用潛力。

由于比表面積大和孔結(jié)構(gòu)可調(diào)等特點(diǎn)，介孔納米材料在能量?jī)?chǔ)存、氣體分離、納米催化等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。江河清研究員帶領(lǐng)的膜分離與催化研究組前期圍繞界面相容性調(diào)控這一科學(xué)問題，以功能化介孔聚合物為基底，利用金屬有機(jī)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(tuán)之間的配位作用，將納米MOF限域在介孔聚合物孔道內(nèi)，該類MOF表面的缺陷位點(diǎn)與CO2分子間存在較強(qiáng)的相互作用，顯著提高了MOF在低壓條件下的CO2吸附容量。

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(fù)合膜中，希望進(jìn)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(fù)合膜的水通量。由于常見納米材料與聚合物基質(zhì)之間的界面相容性較差，在提高水通量的同時(shí)復(fù)合膜分離選擇性會(huì)顯著降低。針對(duì)這一問題，該研究團(tuán)隊(duì)利用氨基功能化的介孔聚合物作為填充材料，通過調(diào)控介孔聚合物與聚酰胺基質(zhì)之間的界面微結(jié)構(gòu)，開發(fā)出具有較高水通量和高截鹽率的納米復(fù)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(fù)合膜的滲透性能，在16bar壓力下，其水通量達(dá)55L/m2h;此外，其功能基團(tuán)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(fù)合膜的分離性能，對(duì)NaCl的截留率達(dá)98.7%。

編輯：趙凡