《有機納米材料改性聚合物分離膜的結構調控與性能最佳化》是依託天津大學，由趙頌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：有機納米材料改性聚合物分離膜的結構調控與性能最佳化
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙頌
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米材料在聚合物基體中的分散穩定性以及兩者的界面相容性是製備納米複合膜的關鍵因素。無機納米材料共混改性聚合物分離膜在這兩方面存在著技術瓶頸。為獲得高性能納米複合分離膜，本項目採用有機納米材料共混改性聚合物分離膜，從分子水平和納米尺度上設計有機納米材料的結構，並在功能基團和納米形貌上實現可控制備，改善納米材料在聚合物基體中的分散性及兩者的界面結構。進而考察有機納米材料對聚合物分離膜成膜過程、膜結構和膜性能的影響，建立有機納米材料對聚合物分離膜結構調控和性能最佳化的理論和方法。在這一理論方法指導下，研製出具有高滲透性能、截留性能、抗污染性能和持久穩定性能的納米複合超濾膜，以及具有高CO2滲透選擇性能、耐高壓性能和熱穩定性能的納米複合氣體分離膜，為有機納米材料改性聚合物分離膜提供理論和技術基礎，並為研製高性能納米複合分離膜提供新的思路。
結題摘要
項目重點研究有機納米材料對聚合物分離膜的多層次結構調控和性能最佳化。在高性能納米複合超濾膜的研製過程中，一方面採用分散聚合法製備獲得不同微觀形貌和化學結構的聚苯胺納米材料，並對超濾膜進行共混改性，結果表明小尺寸和高分散性的聚苯胺納米材料可以更有效改善超濾膜結構、提高超濾膜滲透性能和抗污染性能；另一方面提出新的納米複合超濾膜製備工藝，通過納米材料在成膜過程中的自組裝獲得納米複合超濾膜，解決了納米材料在鑄膜液中的分散問題，獲得高通量、耐壓密和抗污染的納米複合超濾膜。在高性能納米複合氣體分離膜的研製過程中，一方面採用聚苯胺納米材料改善支撐膜表面性質或者緻密層結構達到最佳化氣體分離性能的目的；另一方面通過金屬有機框材料共混改性緻密層，提升氣體滲透通量和分離因子。 總之，本項目的實施實現了有機納米材料對聚合物分離膜的多孔支撐層、界面層和緻密分離層的結構調控，達到提升膜滲透選擇性能和穩定性能的目的。有機納米材料通過共混改性不僅可以有效改善超濾膜的孔結構和表面性質，以及氣體分離膜分離層的自由體積和滲透性質，還可以通過調節多孔支撐層的表面性質最佳化緻密複合膜（納濾膜或氣體分離膜）的分離性能。項目的實驗研究成功研製出多種具有高滲透選擇性能、抗污染性能和持久穩定性能的納米複合超濾膜，以及具有高CO2滲透選擇性能和熱穩定性能的納米複合氣體分離膜。
