国家纳米科学中心唐志勇和李连山研究小组建议通过表面聚合制作共轭微孔聚合物滤膜(CMP),制备稳定高效的有机纳滤膜。该结果于7月24日凌晨在网上发表在《自然化学》中。
据报道,传统的分离纯化过程主要依靠蒸馏、蒸馏等高能耗基于热的过程。化工行业用于分离和纯化的能源消耗占所有能源消耗的一半,其中80%是蒸馏过程消耗的。因此,开发低能耗、高效的膜分离纯化技术非常重要。
李连山告诉记者,共轭微孔滤膜的主链是C-C和C-与传统的一维柔性聚合物材料相比,H共价键具有很大的优点:第一,三维全共轭结构使该材料在任何溶剂中不溶,热稳定性高;第二,刚性骨架支撑丰富的自组装微孔,有利于溶剂的传输;第三,孔结构或尺寸可以通过化学手段进行调节。
但其三维刚性结构在解决结构稳定性的同时,其不溶于任何溶剂的特性也给材料成膜带来了困难。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一步。受一维聚合物表面聚合的启发,研究小组在二氧化硅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。实验表明,在聚丙烯腈表面负载42纳米厚的CMP对正己烷(非极性溶剂)和甲醇(极性溶剂)都有很高的过滤通量。
李连山表示,该研究理论上证明了共轭微孔聚合物滤膜的有效性,在染料、医学和半导体领域具有广阔的应用前景。目前,他们正在寻求大规模制备类似薄膜结构的方法,以实现工业应用。

