145纳米分离层且具有特殊纳米条纹“图灵”结构的聚酰胺复合膜问世

来源:《中国科学报》

中科院青岛生物能源与过程研究所研究员江河清带领的膜分离与催化研究组开发出分离层厚度为145纳米,且具有特殊纳米条纹“图灵”结构的聚酰胺复合膜。相关成果日发表于《美国化学会—应用材料与界面》。

膜分离技术因占地面积小、操作简单等优点,在海水淡化及二氧化碳捕获领域应用广泛。界面聚合法制备的聚酰胺复合膜因制膜过程简单、成本低廉而备受关注。聚酰胺复合膜的表面形貌及微结构对其分离能具有重要影响,研究表明聚酰胺复合膜的界面聚合过程受扩散控制。然而,目前缺乏对单体扩散的控制策略,使分离层厚度及微结构难以有效调控。

针对上述问题,研究团队研究后发现,在多孔基底表面引入氧化石墨烯作为过渡层,可以调控界面聚合过程和聚酰胺活层微结构,开发出结构均匀且致密的聚酰胺复合膜,该复合膜在正渗透过程中呈现出较高的渗透和分离选择

日,该研究组将纳米锆基金属有机框架化合物(MOF)引入界面聚合的前驱液有机胺水相中,利用MOF与有机胺单体的相互作用,控制有机胺单体在水相中的扩散速率和水相—油相界面聚合过程,进而调控聚酰胺分离层的厚度及表面结构,开发出分离层厚度为145纳米、具有特殊纳米条纹“图灵”结构的聚酰胺复合膜。该复合膜的二氧化碳/甲烷分离因子达到58,二氧化碳渗透率为27GPU,有望用于二氧化碳捕获及沼气纯化领域。

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