《利用超細納米纖維製備高效超薄分離膜及其物性研究》是依託浙江大學，由彭新生擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用超細納米纖維製備高效超薄分離膜及其物性研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：彭新生
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提高膜的分離效率一直是膜科學與技術所追求的目標。降低膜的厚度可有效的提高膜的流速，但通常以損失選擇性為代價。為了獲得超薄的高效分離膜。本研究將著重利用超細納米纖維製備超薄分離膜。利用軟化學方法製備出大量的帶很高正電荷，高長徑比，直徑為2nm 的氫氧化物納米纖維水溶液。利用過濾的方法，在大孔的基體上製備均勻的，孔徑在3-5nm 的納米纖維薄膜。進一步通過過濾的方法或別的方法，在該納米纖維膜上形成一層超薄多孔分離膜，然後去掉納米纖維獲得自支持的超薄多孔分離膜。通過進一步選擇成膜材料組分，功能團，形貌，尺寸等，來提高膜的機械性能和化學穩定性，以及控制孔的大小和膜的選擇性。通常多孔分離膜的有效厚度都在微米級，如果將膜的厚度降低到納米級，其分離效率將提高3個數量級。與此同時研究水在超薄納米孔洞中的傳輸行為及機理。最終為製備高效的分離膜提供一定的理論和技術支持，提高膜的分離效率。
結題摘要
1、在原有氫氧化物納米線的基礎上，製備出了鹼式氧化錳納米線 和單晶胞厚度的非層狀Mn3O4納米片，並創新性的利用楊拉普拉斯原理在親水性的納米線介孔層表面直接塗敷疏水的ＰＤＭＳ薄層的方法，獲得分離性能可控的有機/無機分離膜，從緻密的膜到介孔膜的空控制備，並可以分離氣體，水溶液較小的分子以及納米顆粒 （Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2080）。 2、利用超細可溶氫氧化物納米線與廉價明膠蛋白構築的了介孔分離膜，充分利用蛋白質膜的特性，實現了分子的可控分離、傳遞、釋放、感測套用和功能化。(J. Mater. Chem. 3 篇)，其中藥物釋放與傳遞以及複合螢光功能薄膜工作分別作為封面及封底文章報導。 3. 利用高活性的、帶正電荷的氫氧化物超細納米線薄膜作為金屬-有機框架物（MOFs）的金屬源，在室溫下獲得了連續的、交叉生長良好的，2-5微米厚的可用於氣體分離的MOFs HKUST-1氣體分離膜。（Chem. Commun. 2013, 49，5666 – 5668；Chem. A Eur. J., 2013,19, 11883-11886.） 4、為提高氧化石墨烯的分離性能，利用可溶性氫氧化物納米線制孔的辦法，獲得很多2-3納米的孔道網路極大地提高了水的通道。相對氧化石墨烯而言，在保持截留率的同時，通量增加了近十倍。與傳統的分離膜相比，分離性能也提高了幾十到上百倍。而且還發現規則的氧化石墨烯孔道在壓力作用下，其橫截面積先變大後變小，與傳統的高分子膜的一直變小的行為不同。通過理論計算及分離實驗研究發現這主要是由於規則氧化石墨烯孔道，在一定受壓狀態下，邊緣會被局部撐開，而當壓力進一步增加後卻會被壓縮變小。這種壓力下的形變是彈性可回復的。除此而外，理論與實驗結果都證明水在這些3納米的氧化石墨烯孔道中的傳輸遵循傳統的粘滯流理論。相關結果發表於Nature Communications. 2013, 4:2979; DOI: 10.1038/ncomms3979. 總體而言，預期目標已基本達到，也取得了一些成果，共發表SCI論文29篇，申請專利11項，已授權2項。
