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CO2的捕集对于缓解全球气候变暖具有重大意义。聚离子液体膜兼具离子液体良好的CO2溶解选择性和聚合物优良的机械和稳定性,在CO2分离方面具有较大的应用潜力。然而,传统单体聚合制备聚离子液体的方法,由于可聚合离子液体的种类较少、价格昂贵、制备的聚离子液体成膜性较差,难以实现大规模生产。本文以商业化聚砜(PSf)为基本材料,通过侧链修饰、离子交换,制备接枝型聚离子液体膜用于CO2/N2分离。首先通过简单可控的氯甲基化和咪唑鎓化反应,成功制备了接枝型聚离子液体-咪唑鎓化聚砜(PSf-g-[MIm][Cl]),采用溶剂蒸发法,以聚丙烯(PP)为支撑层制备PSf-g-[MIm][Cl]膜,考察了铸膜液浓度、溶剂蒸发温度、咪唑鎓化程度、操作温度等因素对膜材料CO2分离性能的影响,优化了制膜条件。结果表明,较优的制膜条件为DMSO为溶剂,铸膜液浓度为11 wt.%,溶剂蒸发温度为60℃。其CO2分离性能随着咪唑鎓化程度的增大而显著提高,操作温度为25℃,操作压力为0.4 MPa时,咪唑鎓化程度为172%,膜材料的CO2渗透系数为66.4 barrer,CO2/N2选择性为118.4。为探究不同阴离子对膜材料气体分离性能的影响,以PSf-g-[MIm][Cl]为基本材料,利用离子交换反应,制备阴离子分别为Ac-、BF4-、CO32-配位的聚离子液体,比较气体分离性能并分析原因。探究发现阴离子适宜的碱性可以促进CO2在膜内的解离,从而促进CO2的传递,Ac-配位的聚离子液体膜具有最优的气体分离性能。在咪唑鎓化程度为172%,操作温度为25℃,操作压力为0.4 MPa时,PSf-g-[MIm][Ac]膜材料的CO2渗透系数可达100.9 barrer,CO2/N2选择性为144.1。为进一步探究阳离子对膜材料分离性能的影响,以三甲胺和三乙烯二胺为季铵化试剂制备三甲胺功能化聚砜(PSf-g-[TMA][Cl])和三乙烯二胺功能化聚砜(PSf-g-[EDA][Cl]),并以PP为支撑层,分别制备聚离子液体膜。研究发现阳离子亲水性越强,越容易使功能基团活化,从而促进CO2的传递。亲水性较好的季铵类聚离子液体膜比咪唑盐聚离子液体膜材料具有更优异的CO2分离性能。季铵化程度为156%,操作温度为30℃,操作压力为0.4 MPa时,PSf-g-[TMA][Cl]膜材料的CO2渗透系数为64.9 barrer,CO2/N2选择性为96.9。