科學家制備出穩定高效有機納濾膜
國家納米科學中心唐智勇和李連山研究團隊提出，通過表面引發聚合的方法制出共軛微孔聚合物濾膜（CMP），實現穩定高效有機納濾膜的制備。該成果于7月24日凌晨在線發表于《自然—化學》。
據介紹，傳統分離純化過程主要依賴高能耗基于熱的過程，例如蒸餾、精餾等。化工工業中用于分離和純化的能源消耗占據了全部能源消耗的一半，其中80%被蒸餾過程消耗。因此，開發低能耗、高效的膜分離純化技術十分重要。
李連山告訴記者，共軛微孔濾膜的主鏈由C-C和C-H共價鍵構成，這種材料相比于傳統的一維柔性聚合物材料有非常大的優勢：第一，三維全共軛結構使得這類材料在任何溶劑中不溶，且具有很高的熱穩定性；第二，剛性骨架支撐起豐富的自組裝微孔，有利于溶劑的傳輸；第三，可通過化學手段對孔結構或尺寸進行調控。
然而其三維剛性結構在解決了結構穩定性的同時，其不溶于任何溶劑的特性也同時帶來了材料成膜困難的問題。所以如何獲得高質量的薄膜是解決這類材料在膜分離領域應用的關鍵一步。受一維聚合物表面聚合的啟發，課題組在二氧化硅表面修飾初始聚合位點后進行表面聚合反應，通過精細控制表面修飾及聚合反應條件，獲得了平方厘米級的無缺陷薄膜并成功轉移至超濾膜多孔支撐層。實驗表明，在聚丙烯腈表面負載42納米厚的CMP，無論對正己烷（非極性溶劑）還是甲醇（極性溶劑）來說，都實現了很高的過濾通量。
李連山表示，該研究在理論上證明了共軛微孔聚合物濾膜這一材料的有效性，在染料、醫藥和半導體等領域中有著廣闊的應用前景。目前，他們正在尋求大面積制備類似薄膜結構的方法，以實現工業化應用。
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