界面聚合法制备2,2’-联苯酚基交联微孔聚合物用于高效有机溶剂纳滤

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，近年来，天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室的胡云霞教授（点击查看介绍）课题组开发了系列联萘酚、联苯酚基单体分子，用于界面聚合制备兼具高微孔性及优异渗透选择性的耐溶剂纳滤膜，用于有机小分子在溶剂体系中的精准分离。

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

联苯酚基单体分子用作水相单体通过界面聚合制备耐溶剂纳滤膜用于有机溶剂体系分离具有独特优势。首先，联苯酚基单体分子（amino-BIPOL / hydroxyl-BIPOL）具有四个反应位点，与3官能度的均苯三甲酰氯（TMC）通过界面聚合生成“4+3”型高度交联的高分子网络结构，对小分子溶质具有优异的截留性能，对有机溶剂具有卓越的耐受性。其次，联苯酚基单体分子具有刚性结构，赋予所制得的交联网络丰富的微孔性，有利于有机溶剂的快速渗透。模拟和实验结果均证实，联苯酚基有机溶剂纳滤膜展现出高的微孔性和较大的比表面积。

同时，联苯酚基复合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，该联苯酚耐溶剂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荷电效应的共同作用。

图2. 联苯酚耐溶剂纳滤膜的筛分性能

该工作从聚合物分子主体设计出发，利用易于规模化制备的界面聚合技术制得高渗透选择性的高分子纳滤膜用于有机溶剂体系分离，有望在药物分子精准分离方面获得广泛应用。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是天津工业大学材料学院青年教师李少路博士。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。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

2,2’-Biphenol-based Ultrathin Microporous Nanofilms for Highly Efficient Molecular Sieving Separation

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, DOI: 10.1002/anie.202212816

胡云霞研究员简介

胡云霞，研究员，天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室副主任。

2010年获美国国家高分子研究中心（UMASS Amherst）高分子科学与工程博士学位，先后到美国北卡大学教堂山分校、耶鲁大学从事科研工作。长期从事功能膜材料开发及水处理应用等方面的科研和教学工作，在Advanced Materials、ACS Nano、Journal of Membrane Science、Desalination等期刊发表 SCI 论文90余篇。现任国际知名期刊《npj Clean Water》、《Environmental Technology & Innovation》副主编，《Frontiers in Membrane Science and Technology》创刊主编，《膜科学与技术》编委等。曾入选国家高层次人才、中国膜科技中青年突出贡献专家、天津市引进领军创新人才、山东省泰山产业创新领军人才等。以第一完成人荣获天津市技术发明二等奖、山东省企业技术创新优秀成果一等奖、山东省青年科技奖等。创办烟台绿水赋膜材料与山东净泽膜科技有限公司，为国家双碳战略提供关键水处理技术与膜产品。

https://www.x-mol.com/university/faculty/50839