【摘 要】
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通过原位界面聚合制备纳米复合膜(Thin film nanocomposite,TFN),在聚酰胺层中引入纳米填料,可以显著提高膜的渗透选择性.然而,纳米填料与聚合物的界面相容性问题是限制膜性能提高的主要因素.金属有机骨架(MOFs)因具有有机配体而与聚合物具有较好的相容性,但两者之间的界面相容性缺陷仍然存在.目前,大多数研究是通过对MOFs进行表面改性,与聚合物之间构建氢键以增强界面相容性,但仅
【机 构】
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中物院化工材料研究所,绵阳,621900;南京工业大学材料科学与工程学,南京,210009;江苏先进无机功能复合材料协同创新中心,南京,210009
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通过原位界面聚合制备纳米复合膜(Thin film nanocomposite,TFN),在聚酰胺层中引入纳米填料,可以显著提高膜的渗透选择性.然而,纳米填料与聚合物的界面相容性问题是限制膜性能提高的主要因素.金属有机骨架(MOFs)因具有有机配体而与聚合物具有较好的相容性,但两者之间的界面相容性缺陷仍然存在.目前,大多数研究是通过对MOFs进行表面改性,与聚合物之间构建氢键以增强界面相容性,但仅靠氢键难以完全解决相容性问题.本文通过在ZIF-8合成过程中引入2-氨基苯并咪唑配体合成含氨基ZIF-8 (NH2-ZIF-8),NH2-ZIF-8与聚合物可同时形成氢键和共价键,在分子层面上增强两者的界面相容性.界面聚合成膜过程中,水相中的NH2-ZIF-8可以与有机相中的均苯三甲酰氯(TMC)反应形成共价键,同时NH2-ZIF-8中未反应的氨基可与聚酰胺中的叔胺作用形成氢键,该叔胺由水相单体NN-双(3-氨丙基)甲胺引入.利用红外光谱和X射线光电子能谱证明NH2-ZIF-8和TMC可以发生反应.膜的气体分离性能测试结果表明,相比于ZIF-8,NH2-ZIF-8可以明显改善TFN膜的气体渗透性能,膜的CO2渗透性可达到2004GPU,CO2/N2的分离因子为220.
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