145納米分離層且具有特殊納米條紋“圖靈”結構的聚酰胺復合膜問世
中科院青島生物能源與過程研究所研究員江河清帶領的膜分離與催化研究組開發(fā)出分離層厚度為145納米，且具有特殊納米條紋“圖靈”結構的聚酰胺復合膜。相關成果近日發(fā)表于《美國化學會—應用材料與界面》。
膜分離技術因占地面積小、操作簡單等優(yōu)點，在海水淡化及二氧化碳捕獲領域應用廣泛。界面聚合法制備的聚酰胺復合膜因制膜過程簡單、成本低廉而備受關注。聚酰胺復合膜的表面形貌及微結構對其分離性能具有重要影響，研究表明聚酰胺復合膜的界面聚合過程受擴散控制。然而，目前缺乏對單體擴散的控制策略，使分離層厚度及微結構難以有效調控。
針對上述問題，研究團隊研究后發(fā)現，在多孔基底表面引入氧化石墨烯作為過渡層，可以調控界面聚合過程和聚酰胺活性層微結構，開發(fā)出結構均勻且致密的聚酰胺復合膜，該復合膜在正滲透過程中呈現出較高的滲透性和分離選擇性。
近日，該研究組將納米鋯基金屬有機框架化合物（MOF）引入界面聚合的前驅液有機胺水相中，利用MOF與有機胺單體的相互作用，控制有機胺單體在水相中的擴散速率和水相—油相界面聚合過程，進而調控聚酰胺分離層的厚度及表面結構，開發(fā)出分離層厚度為145納米、具有特殊納米條紋“圖靈”結構的聚酰胺復合膜。該復合膜的二氧化碳/甲烷分離因子達到58，二氧化碳滲透率為27GPU，有望用于二氧化碳捕獲及沼氣純化領域。
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