最近,中国科学院国家纳米科学中心和纳米科学卓越创新中心的研究人员制备了自组装的多孔膜,可用于有效分离有机小分子。
用于化学工业分离和纯化的能源消耗占所有能源消耗的一半。因此,开发低能耗、高效的分离纯化技术将大大降低能耗。膜分离技术已经成熟地应用于水纯化或海水脱盐,但由于大多数传统的一维聚合物材料在有机溶液中不稳定,在有机系统中的应用相对滞后。而且传统的一维聚合物薄膜没有永久性孔,导致分离速度很低。
为了解决高稳定性、高溶剂通量和高选择性的问题,研究人员选择了具有刚性骨架的自组装多孔聚合物材料。该材料的三维全共轭结构使其不溶于任何溶剂,具有高热稳定性。刚性骨架支撑着丰富的自组装微孔,有利于溶剂的传输。孔结构或尺寸也可以通过化学手段进行调节。
然而,该材料的三维刚性结构不仅解决了结构的稳定性,而且其不溶性特性也使材料成膜困难。因此,如何获得高质量的薄膜是解决这类材料在膜分离领域应用的关键。受一维聚合物表面聚合的启发,研究人员在SiO2表面修改初始聚合点后进行表面聚合反应,获得平方厘米无缺陷膜,成功转移到超滤膜多孔支撑层。分子截留试验表明,它对有机溶剂具有很高的稳定性。在同等选择性的基础上,过滤速度高于商用一维柔性聚合物膜,预计将成为新一代高效膜分离材料。

