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  孔徑在1納米左右的納濾膜通常用超濾基膜表面的界面聚合來(lái)制備，在飲用水深度凈化、多價(jià)離子脫除、有機(jī)小分子濃縮等方面具有廣泛的應(yīng)用。但經(jīng)典的三酰氯/二胺界面聚合在熱力學(xué)上是一個(gè)非平衡過(guò)程，反應(yīng)十分快速，幾秒鐘內(nèi)即可完成，動(dòng)力學(xué)上無(wú)法控制。在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“基于可控表界面工程的聚合物納濾膜”的資助下，浙江大學(xué)徐志康教授帶領(lǐng)”聚合物分離膜及其表界面工程”課題組從以下兩個(gè)方面取得一系列進(jìn)展。

“自上而下”構(gòu)建選擇性皮層，實(shí)現(xiàn)納濾膜的多功能化

  課題組博士生張超前期發(fā)現(xiàn)，微量CuSO4/H2O2就能促進(jìn)多巴胺快速氧化聚合，形成穩(wěn)定、均勻、可控的涂層(Angew. Chem. Int Ed., 2016, 55, 3054-3057)。進(jìn)一步深入研究表明，降低了粗糙度的聚多巴胺涂層增大了折射率，干涉原理使之呈現(xiàn)出明亮的顏色，而不是昏暗的黑色。相關(guān)論文發(fā)表在 J. Mater. Chem. C (IF = 5.066)上，并被選為外封面論文。

  論文信息：

  Chao Zhang, Bai-Heng Wu, Yong Du, Meng-Qi Ma and Zhi-Kang Xu*; Mussel-inspired Polydopamine Coatings for Large-scale and Angle-independent Structural Colors. J. Mater. Chem. C, 2017, 5, 3898-3902.

  博士生張超與博士生呂嫣合作，利用正電子湮滅詳細(xì)分析了超濾基膜表面此類(lèi)涂層的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該涂層具有0.5納米和0.9納米左右兩類(lèi)孔徑，可以作為薄層復(fù)合納濾膜的選擇性皮層，不僅具有杰出的水相脫鹽性能，還能從有機(jī)相中高效地回收納米催化劑。相關(guān)論文發(fā)表在 ACS Appl. Mater.Interfaces (IF = 7.145)上。

論文信息：

Chao Zhang, Yan Lv, Wen-ZeQiu, Ai He, and Zhi-Kang Xu*; Polydopamine Coatings with Nanopores for Versatile Molecular Separation. ACS Appl.Mater.Interfaces, 2017, DOI: 10.1021/acsami.7b03115.

  博士生呂嫣則在前期發(fā)展聚多巴胺(PDA)/聚乙烯亞胺(PEI)共沉積選擇性皮層的工作基礎(chǔ)上，提出在PDA/PEI皮層中引直徑為10納米左右的SiO2納米粒子，不僅能提高復(fù)合納濾膜的通量，而且顯著增強(qiáng)了其表面機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。相關(guān)論文發(fā)表在 ACS Appl. Mater.Interfaces (IF = 7.145)上。

論文信息：

Yan Lv, Yong Du, Wen-ZeQiu, and Zhi-Kang Xu*;Nanocomposite Membranes via the Codeposition of Polydopamine/Polyethyleneimine with Silica Nanoparticles for Enhanced Mechanical Strength and High Water Permeability.ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 2966?2972.

  博士生呂嫣和博士生張超進(jìn)一步與美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Seth Darling教授合作，利用仿生礦化在此類(lèi)納濾膜表面生成b-氫氧化氧鐵納米棒，構(gòu)建了一類(lèi)具有光催化降解性能的復(fù)合納濾膜�？梢�(jiàn)光照下，該膜在完全脫除印染廢水色度的同時(shí)，負(fù)載的催化劑能夠通過(guò)光芬頓反應(yīng)高效、穩(wěn)定地降解膜表面截留的染料，顯示出優(yōu)異的自清潔能力。相關(guān)論文將發(fā)表在A(yíng)dv. Funct. Mater. (IF=11.382)上。

論文信息：

Yan Lv, Chao Zhang, Ai He, Shang-Jin Yang, Guang-Peng Wu*,Seth B. Darling*, Zhi-Kang Xu*; Photocatalytic Nanofiltration Membranes with Self-Cleaning Property for Wastewater Treatment.Adv. Funct. Mater., 2017, in press.

“自下而上”調(diào)控界面聚合，實(shí)現(xiàn)更薄分離層、更高水通量

  除熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)均難于調(diào)控外，超濾膜表面的不均勻性也是影響界面聚合的一個(gè)重要因素。博士生張郗和博士生楊熙分別用多酚和多巴胺與聚乙烯亞胺等在超濾基膜上適度共沉積，構(gòu)建一層親水、均勻分布的中間層，在一定程度上使得超濾基膜表面均勻化，毛細(xì)管作用引起向上的Laplace力會(huì)使得水相中更多的胺類(lèi)單體被均勻地分布在基膜表面參與界面聚合，從而成功地將選擇皮層的厚度由原本的100 -120納米降低至50 納米左右，有效降低了水的過(guò)膜阻力，同時(shí)賦予皮層更好的均勻性。在保證截留效果的前提下顯著提升了復(fù)合納濾膜的水通量，0.6MPa下對(duì)Na2SO4截留率大于97%，水通量高達(dá)60 L/m2h。相關(guān)論文分別發(fā)表在A(yíng)CS Appl.Mater.Interfaces(IF=7.145)和Langmuir(IF=3.993)上。

論文信息：

Xi Zhang, Yan Lv, Hao-Cheng Yang, Yong Du, Zhi-Kang Xu*; “Polyphenol Coating as An Interlayer for Thin-Film Composite Membranes with Enhanced Nanofiltration Performance. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8(47), 32512–32519.

Xi Yang, Yong Du, Xi Zhang, Ai He and Zhi-Kang Xu*;Nanofiltration Membrane with A Mussel-Inspired Interlayer for Improved Permeation Performance. Langmuir,2017,33(9), 2318–2324.

  碩士生王靜靜則在微濾基膜表面引入天然纖維素納米晶作為中間層，有效調(diào)控了界面聚合過(guò)程并得到超薄聚酰胺分離層。同時(shí)，纖維素納米晶中間層的超親水性也顯著促進(jìn)了水的滲透，實(shí)現(xiàn)了高性能復(fù)合納濾膜的制備。在對(duì)Na2SO4截留率為97%的同時(shí)，其滲透通量最高可達(dá)204 Lm-2h-1，為目前文獻(xiàn)報(bào)道的最高值。

  相關(guān)論文發(fā)表在J. Mater. Chem. A(IF=8.262)上。

論文信息：

Jing-Jing Wang, Hao-Cheng Yang, Ming-Bang Wu, Xi Zhang and Zhi-Kang Xu*;Nanofiltration Membranes with Cellulose Naocrytals as An Interlayer for Unprecedented Performance.J. Mater. Chem. A, 2017, DOI: 10.1039/c7ta00501f.