胡云霞研究员团队在高性能有机溶剂纳滤膜研制方面取得重要进展

tianjiao

近日，国际知名期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., IF: 16.823）在线发表了我校分离膜与膜过程国家重点实验室胡云霞研究员团队与英国爱丁堡大学Neil B. McKeown教授合作完成的题目为“2,2’-Biphenol-based Ultrathin Microporous Nanofilms for Highly Efficient Molecular Sieving Separation”的学术论文（Shao-Lu Li, Guoliang Chang, Yangzheng Huang, Ken Kinooka, Yanting Chen, Wenming Fu, Genghao Gong,* Tomohisa Yoshioka, Neil B. McKeown,* and Yunxia Hu*, Angew. Chem. Int. Ed., 2022, e202212816. DOI: 10.1002/anie.202212816 and 10.1002/ange.202212816）。Angewandte Chemie International Edition是目前国际化学领域最具影响力的综合性刊物之一，且为中科院TOP期刊。
     有机溶剂纳滤是一种高效节能，操作简便，易模块化与规模化应用的新型膜分离技术，在化工、制药、能源、环境等相关领域展现出巨大的应用潜力，可大幅度降低分离过程的能耗和碳排放，有望成为实现“双碳”目标的关键支撑技术之一。
     耐溶剂膜材料是有机溶剂纳滤技术的核心。针对现有有机溶剂纳滤膜普遍存在的溶剂渗透性差，分离精度低等挑战，本工作从膜材料分子设计入手，首次合成了具有2,2'-联苯酚（BIPOL）刚性结构的两种小分子，采用易工业化的界面聚合制膜技术，制备了超薄无缺陷、且具有高微孔性的联苯酚耐溶剂纳滤膜（~5 nm），用于有机溶剂体系的筛分。所研制的联苯酚耐溶剂纳滤膜具有超高的甲醇渗透系数（13~17.5 LMH/bar），且较低的截留分子量（~233 Da），显著优于目前文献报道的有机溶剂纳滤膜的筛分水平。令人兴奋的是，该聚联苯酚纳滤膜可以实现分子量、尺寸相近的甲基橙(MO, 327 Da)和亚甲基蓝(MB, 320 Da)的精准筛分，其分离机理为尺寸排阻与道南效应的共同作用。本工作所研制的聚联苯酚纳滤膜具有规模化放大生产的潜力，在特种分离如药物分子精准分离方面有巨大的应用前景。

图1  采用联苯酚水相单体通过界面聚合制备超薄无缺陷且具有高微孔性的联苯酚耐溶剂纳滤膜示意图

图2  联苯酚耐溶剂纳滤膜的筛分性能

     该工作的第一作者为我院青年教师李少路，胡云霞研究员、龚耿浩研究员、Neil B. McKeown教授为论文共同通讯作者，天津工业大学为第一完成单位。本工作受到国家自然科学基金（No. 21978215）、天津市教委科研计划（No.2019KJ006）以及天津市科技计划（No. 20ZYJDJC00100）项目的资助。本工作感谢我校分析测试中心在分析测试方面给予的大力支持！
       文章来源：天津工业大学
       胡云霞，博士，女，1978年出生，天津工业大学研究员，博士和硕士生导师。2017年1月，加入天津工业大学膜与膜过程国家重点实验室，任职重点实验室副主任，招收硕士，博士和博士后。主要研究方向：以高分子材料，纳米技术和界面化学为核心基础，开发新一代高效节能及抗污塞的分离膜技术，利用膜法组合实现海水淡化和盐差发电。胡云霞博士荣获山东省“泰山学者海外特聘专家等人才称号，2015年荣获山东省青年科学家称号。从2013年9月到2016年12月，任职中科院烟台海岸带研究所研究员，创建面向空气净化和海水利用的分离膜团队。