膜分離由于其低耗能和易操作的優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是未來(lái)最具發(fā)展?jié)摿Φ姆蛛x技術(shù)。近年來(lái)，雖然傳統(tǒng)聚合物分離膜性能不斷得到提升，但聚合物膜受到氣體通量和選擇性的“Trade-off”效應(yīng)的制約，如何突破“Trade-off”效應(yīng)，獲得兼具高通量高選擇性的膜，成為研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)高分子科學(xué)與工程系教授、英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士邵路課題組巧妙地選擇中高溫度對(duì)自具微孔聚合物（PIM-1）進(jìn)行熱處理，制備了適用于氫氣純化及二氧化碳分離的高效氣體分離膜，并以“Intermediate Thermal Manipulation of Polymers of Intrinsic?Microporous (PIMs) Membranes for Gas Separations”為題，發(fā)表在化工領(lǐng)域高影響力期刊《AIChE?Journal》上。哈工大化工與化學(xué)學(xué)院博士生赫羴姍為該論文第一作者。
PIM-1在不同溫度下處理，其本體孔徑及其分布變化差異巨大。400 ℃處理后的膜，其CO2/N2和CO2/CH4的氣體分離性能超過(guò)“Upper-Bound”上限。但相比于400 ℃時(shí)單一的熱交聯(lián)作用，450 ℃處理后，在發(fā)生熱交聯(lián)的同時(shí)，部分鏈段受熱分解生成的小分子“碎片”進(jìn)一步填充了分子鏈間的空隙，進(jìn)而減小自由體積，使氣體選擇性顯著提高。中高溫處理的PIM-1膜具有超高的氫氣選擇性，450 ℃處理后的膜，在維持較高氫氣通量（234 Barrer）的情況下，獲得了超高的H2/N2（350），H2/CH4（1472），H2/C3H8（3774）選擇性。此外，經(jīng)過(guò)中高溫處理后，膜的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，因而具有良好的穩(wěn)定性。
該文章中提出的中高溫處理方法簡(jiǎn)單易行，為利用自具微孔聚合物獲得高性能分離膜提供了新思路。
文章信息：
Intermediate Thermal Manipulation of Polymers of Intrinsic Microporous (PIMs) Membranes for Gas Separations.?Shanshan He, Xu Jiang,?Songwei?Li,?Feitian?Ran, Jun Long,?Lu Shao*.?AIChE?Journal.?DOI:10.1002/aic.16543
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/aic.16543
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