離子液體功能化納米複合膜的製備與分離機理研究

《離子液體功能化納米複合膜的製備與分離機理研究》是依託復旦大學，由湯蓓蓓擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：離子液體功能化納米複合膜的製備與分離機理研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：湯蓓蓓

項目摘要

納米複合膜由於在聚合物基體中引入了無機組分，可以克服傳統聚合物膜上限平衡效應，成為近年來的研究熱點。影響納米複合膜性能的一個重要因素是無機顆粒在聚合物基質中的分散性。最新研究表明，離子液體可以作為第三組分提高無機粒子與聚合物間的相互作用，從而促進無機組分在膜中的分散性與相容性。另一方面，目前利用離子液體製備的分離膜多是功能單一的聚合物膜，若在離子液體上接枝環境回響型功能鏈段，通過調節離子液體的性質來控制聚合物膜對外界環境的回響程度，同時引入無機納米粒子，以提高複合膜的綜合性能，這將是一個非常有趣的課題。因此，本課題突破傳統思路模式，在多孔支撐體表面原位聚合離子液體與溫敏單體，並引入無機納米粒子，以製備高性能離子液體納米複合膜，通過調節離子液體的性質來控制膜對外界環境的回響溫度和回響程度；同時結合二維紅外相關技術研究被分離物質在膜中的擴散行為，從分子層面揭示離子液體納米複合膜的分離機制。

結題摘要

離子液體/聚離子液體具有靈活的結構和性能可設計、可調節性，本研究將聚離子液體引入高分子膜材料，基於聚離子液體獨特的結構和性能可設計性，提出了一種新的製備荷正電納濾膜的方法：基於聚離子液體的親/疏水性轉化製備了PIL功能化荷正電納濾複合膜。通過簡單的水相離子交換反應在基膜的表面構建了一層完整的功能修飾層，並得到了滲透性能優異的複合納濾膜。由於獨特的“自抑制”效應的存在，經過離子交換反應及隨後的相分離過程後，疏水性的超薄功能層在多孔支撐膜表面產生。此外，我們利用聚離子液體功能化材料對高分子膜材料進行了進一步的改性和修飾，我們通過將離子液體功能化的溫敏性聚合物與基膜共價接枝，成功製備了一種回響溫度可調節的離子液體功能化溫敏性複合膜。複合膜功能層接枝鏈的LCST可以通過簡單的離子交換反應將親水性離子液體單元轉變為疏水性離子液體單元而進行調節。此外，在PNIL水溶液及PNIL-BPPO複合膜的功能層中定量地改變PF6-的引入量，它們的回響溫度也可逐漸地變化與調控。在LCST附近複合膜的通量與截留性能均發生了劇烈變化。這樣一種可調節的溫敏性複合膜也具備很好的回覆性。本研究中展現的是一種靈活、簡便高效的設計“智慧型”膜材料的方法。提高了高分子膜材料的可設計性，並進一步拓展了膜材料的性能和套用範圍。 本項目的相關研究成果發表SCI論文21篇（其中IF＞5的論文18篇），授權專利7項。順利完成預期研究目標。