《原位自組裝金屬有機骨架納米雜化多層膜的基礎研究》是依託北京工業大學，由王乃鑫擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：原位自組裝金屬有機骨架納米雜化多層膜的基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王乃鑫
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
無機顆粒的分散性及其與聚合物之間的相容性是有機/無機納米雜化膜材料製備和套用過程中亟待解決的關鍵問題，分子自組裝技術為解決這些問題提供了新途徑。本申請採用金屬有機骨架材料（MOFs）作為納米基元，從分子設計角度出發，利用MOFs顆粒形成過程的可設計性，通過分子自組裝技術在多層膜的製備過程中原位雜化MOFs顆粒。該製備過程利用聚合物、金屬離子以及有機配體之間的配位作用作為成膜驅動力，通過聚合物鏈空間構象的限域效應解決納米顆粒的分散性問題，並且利用聚合物與金屬離子和有機配體間的配位作用提高有機/無機界面間的相容性。本研究將藉助現代分析手段揭示納米構築基元和聚合物骨架在平面和非平面多孔支撐體上的生長、形貌及結構演變規律，並對其分離機理進行研究，為自組裝高分散性的納米雜化多層膜提供新思路。
結題摘要
目前，有機/無機納米雜化膜已經被廣泛套用於膜分離領域，然而無機顆粒的分散性及其與聚合物之間的相容性仍然是納米雜化膜製備和套用過程中亟待解決的關鍵問題。發展在納米尺度範圍內的原位自組裝技術為製備納米雜化膜提供了新途徑，有望用於解決上述問題。本申請採用金屬有機骨架材料（MOFs）作為納米基元，從分子設計角度出發，利用MOFs顆粒形成過程的可設計性，通過分子自組裝技術在雜化膜的製備過程中原位生長MOFs顆粒，利用聚合物、金屬離子以及有機配體之間的配位作用作為成膜驅動力，通過聚合物鏈空間構象的限域效應解決納米顆粒的分散性問題，並且利用聚合物與金屬離子和有機配體間的配位作用提高有機/無機界面間的相容性；採用對向擴散原位自組裝技術，利用基底納米孔道的限域作用調控MOFs顆粒在膜中生長的位置和尺寸，從而利用MOFs顆粒的納米孔道進行分離，降低了分離層的厚度和組分的傳質阻力；拓展了新型分子級金屬有機骨架多面體材料（MOPs）在分離膜中的套用，從分子尺度實現了納米顆粒的分散，並通過對MOPs顆粒孔結構和表面官能團的研究，獲得納米雜化膜對芳烴/烷烴體系的分離機理。將上述獲得的納米雜化膜分別用於水體中染料的脫除、水中燃料醇的回收以及有機混合溶劑的分離等，均獲得了良好的分離性能，為納米雜化膜的製備和套用奠定了基礎。
