中科院青島能源所開發(fā)出介孔材料改性的聚酰胺復(fù)合膜

1月6日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所發(fā)布新聞，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。

由于比表面積大和孔結(jié)構(gòu)可調(diào)等特點，介孔納米材料在能量儲存、氣體分離和納米催化等領(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(nèi)，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。

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和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復(fù)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(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1.6 MPa壓力下，其水通量達55 L/（m2·h）；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(fù)合膜的分離性能，對NaCl的截留率達98.7%。