膜分離技術作為高效節(jié)能的共性關鍵技術受到廣泛關注；其中，薄膜復合（TFC）膜基于分離選擇層與支撐基底的功能性復合膜結構，在生物能源、生物醫(yī)藥、廢水處理等領域發(fā)揮著重要作用。然而，傳統(tǒng)TFC結構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；特別是在應對高溫、高溶劑濃度或高固含物等極端條件時，層間結構穩(wěn)定性依然是個挑戰(zhàn)。研究團隊前期通過層間分子結構設計，制備了超界面穩(wěn)定的PDMS/PAN復合膜（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，但其固有的化學惰性對定向化學修飾是個挑戰(zhàn)。
近日，北京化工大學秦培勇教授/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”。論文作者理性設計層間化學鍵合結構，提出了一種光觸發(fā)PDMS/PVDF TFC層間組裝策略，原位構筑超界面黏附力和高效分離性能的滲透汽化膜。該結構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膜結構設計
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與應力應變模擬
圖4 分離性能評價
圖5 分離穩(wěn)定性評價與靜電勢計算
通訊作者簡介：
秦培勇，北京化工大學教授，博士生導師，長江學者特聘教授，北京市科技新星，巴黎居里工程師學院院長，長期致力于生物能源和膜分離的基礎研究與應用開發(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，授權發(fā)明專利10余項。主持國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等；獲得國家技術發(fā)明二等獎、國家級教學成果獎二等獎、侯德榜化工科技創(chuàng)新獎、中石化聯(lián)合會科技進步二等獎等。
司志豪，北京化工大學副教授，碩士生導師，Separation and Purification Technology、Polymer Science & Technology和National Science Open青年編委。長期從事生物燃料/生物基化學品分離用膜的開發(fā)與應用研究，主持國家自然科學基金青年基金、中國博士后科學基金等，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；授權中國發(fā)明專利6項；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“博學”青年學者；獲得北京膜學會杰出青年成果獎、北京化工大學優(yōu)秀博士后等。
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202420130
- 華科大王艷教授團隊 Mater. Horiz.：可控氫鍵交聯(lián)PDMS膜實現(xiàn)超快醇水分離 2023-05-19
- 北化秦培勇教授團隊《J. Clean. Prod.》綜述：糠醛滲透汽化分離用膜研究進展 2023-02-27
- 浙大高分子系安全福研究小組在Polymer Chemistry發(fā)表文章 2013-09-04
