近日，中國科學院國家納米科學中心、納米科學卓越創(chuàng)新中心的研究人員制備出具有剛性分子骨架的自組裝多孔薄膜，可用于高效分離有機小分子。

    化學工業(yè)中用于分離和純化的能源消耗占據(jù)了全部能源消耗的一半。因此，開發(fā)低能耗、高效的分離純化技術(shù)將極大降低能源消耗。膜分離技術(shù)在水純化或者海水脫鹽方面已經(jīng)有了很成熟的應用，但在有機體系的應用相對滯后，這是因為大部分傳統(tǒng)的一維聚合物材料在有機溶液中不穩(wěn)定。而且傳統(tǒng)一維聚合物薄膜沒有永久性孔，導致分離速度非常低下。

    為同時解決高穩(wěn)定性、高溶劑通量及高選擇性的問題，研究人員選擇了具有剛性骨架的自組裝多孔聚合物材料。這種材料的三維全共軛結(jié)構(gòu)使其不溶于任何溶劑，且具有很高的熱穩(wěn)定性，剛性骨架支撐起豐富的自組裝微孔，有利于溶劑傳輸，還可通過化學手段對孔結(jié)構(gòu)或尺寸進行調(diào)控。

    然而這種材料的三維剛性結(jié)構(gòu)在解決了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，其不溶特性也同時造成材料成膜困難。因此，如何獲得高質(zhì)量的薄膜是解決這類材料在膜分離領(lǐng)域應用的關(guān)鍵。受一維聚合物表面聚合的啟發(fā)，研究人員在SiO2表面修飾初始聚合位點后進行表面聚合反應，通過精細控制表面修飾及聚合反應條件，獲得了平方厘米級的無缺陷薄膜并成功轉(zhuǎn)移至超濾膜多孔支撐層。分子截留測試表明，其對有機溶劑具有極高的穩(wěn)定性，在同等選擇性基礎(chǔ)上，過濾速度較目前商用的一維柔性聚合物薄膜高出兩個數(shù)量級，有望成為新一代高效膜分離材料。

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責任編輯：殷鵬飛

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