膜分離技術(shù)作為高效節(jié)能的共性關(guān)鍵技術(shù)受到廣泛關(guān)注；其中，薄膜復(fù)合（TFC）膜基于分離選擇層與支撐基底的功能性復(fù)合膜結(jié)構(gòu)，在生物能源、生物醫(yī)藥、廢水處理等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。然而，傳統(tǒng)TFC結(jié)構(gòu)中選擇層與支撐基底之間常為物理相互作用，存在界面黏附力差、易溶脹而造成剝離等問題，損失膜性能、縮短壽命；特別是在應(yīng)對高溫、高溶劑濃度或高固含物等極端條件時(shí)，層間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性依然是個(gè)挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊(duì)前期通過層間分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備了超界面穩(wěn)定的PDMS/PAN復(fù)合膜（Materials Horizons 2024,11, 4681-4688），取得一定的成效；相較而言，PVDF因出色的疏水性更適配PDMS TFC膜，但其固有的化學(xué)惰性對定向化學(xué)修飾是個(gè)挑戰(zhàn)。
近日，北京化工大學(xué)秦培勇教授/曹鵬飛教授/司志豪副教授作為通訊作者在Advanced Functional Materials期刊上發(fā)表了最新論文“Interlayer Assembly of Thin-Film Composite Membranes with Ultra-Interfacial Adhesion”。論文作者理性設(shè)計(jì)層間化學(xué)鍵合結(jié)構(gòu)，提出了一種光觸發(fā)PDMS/PVDF TFC層間組裝策略，原位構(gòu)筑超界面黏附力和高效分離性能的滲透汽化膜。該結(jié)構(gòu)的界面黏附力比傳統(tǒng)層間物理作用的膜提高了59%，是同類型TFC膜的最高水平；以60 °C分離1000 ppm苯酚為例，分離因子8.1和滲透通量2434 g m-2 h-1優(yōu)于同類型PDMS TFC膜。
圖1 超界面黏附力TFC膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖2 超界面黏附力TFC膜材料表征
圖3 界面黏附力性能評價(jià)與應(yīng)力應(yīng)變模擬
圖4 分離性能評價(jià)
圖5 分離穩(wěn)定性評價(jià)與靜電勢計(jì)算
通訊作者簡介：
秦培勇，北京化工大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，長江學(xué)者特聘教授，北京市科技新星，巴黎居里工程師學(xué)院院長，長期致力于生物能源和膜分離的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)。在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、Appl. Catal. B: Environ.、Small、AIChE J.等高水平期刊上發(fā)表SCI論文100余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)。主持國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等；獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、國家級教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、侯德榜化工科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、中石化聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等。
司志豪，北京化工大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，Separation and Purification Technology、Polymer Science & Technology和National Science Open青年編委。長期從事生物燃料/生物基化學(xué)品分離用膜的開發(fā)與應(yīng)用研究，主持國家自然科學(xué)基金青年基金、中國博士后科學(xué)基金等，在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、Mater. Horiz.、Green Chem.、ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Membr. Sci.等期刊發(fā)表論文61篇；授權(quán)中國發(fā)明專利6項(xiàng)；參與出版英文專著3章。入選北京市科協(xié)青年人才托舉工程、北京化工大學(xué)“博學(xué)”青年學(xué)者；獲得北京膜學(xué)會(huì)杰出青年成果獎(jiǎng)、北京化工大學(xué)優(yōu)秀博士后等。
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202420130
