华科王艳&李松Nature子刊：用于超快分子筛的结构均匀性聚酰胺基膜！

通讯作者：李松；王艳

通讯单位：华中科技大学

常规界面聚合形成的薄膜复合膜普遍存在聚酰胺层深度不均一性，即自由体积孔隙分布不均匀，导致渗透选择性低等缺点。

近日，华中科技大学王艳教授和李松教授展示了一种简单和通用的方法，通过无机盐介导的界面聚合过程来调整聚酰胺(PA)基薄膜复合(TFC)膜的纳米尺度均匀性。该薄膜水率提高了~20-435%，溶质截流率提高了~10-170%。

图1. 界面聚合(IP)过程的示意图。

相关工作以“Polyamide-based membranes with structural homogeneity for ultrafast molecular sieving”为题发表在Nature Communications上。

图2. 分子动力学(MD)模拟结果。

要点1. 为了获得纳米级均匀、光滑、薄的PA层，在IP过程中，将常用的无机盐添加到胺类单体溶液中，限制和调节胺类单体向水-油界面的扩散行为。本文研究了两种类型的无机盐，一种是中性盐(NaCl)，另一种是催化盐(NaHCO3)，用于去除IP反应产生的HCl副产物。

要点2. 该工作主要阐明无机盐调控IP工艺制备的PA层的纳米级均匀性，并将该策略扩展到各种反应体系，包括MPD/TMC、PIP/TMC、PEI/TMC，以及各种盐类型(如LiCl、NaCl、KCl、NH4Cl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3、KHCO3、NH4HCO3, NaHSO3)。

要点3. 分子动力学模拟和各种表征技术详细阐明了盐的加入限制和调节胺类单体向水-油界面扩散的分子机理，从而调控聚酰胺层的纳米尺度均匀性。

要点4. 所制备的薄膜复合膜具有光滑、致密、结构均匀的聚酰胺层，其透水率提高了~20-435%，溶质截流率提高了~10-170%，对高效反/正向渗透和纳滤分离具有更好的防污性能。

本工作对盐调界面聚合过程中聚酰胺层均匀性的可调性有一定的指导意义。

图3. 原始膜和改性膜的形态和拓扑结构。

图4.原始膜与改性膜的分离与防污性能。

图5. 分离性能基准测试。

链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-022-28183-1