刺激响应性分离膜是一类可通过“感知“周围环境变化(如,pH,光,热,氧化还原等)来自发调控膜的传质性能从而实现对膜通量和选择性的可逆调节的智能分离膜。近年来,该领域发展迅速。相较于传统的pH,光,热,氧化还原等响应性分离膜,利用CO2作为刺激源来构筑响应性分离膜具有无可比拟的优势,如刺激源温和、无膜污染、对膜结构无损害、循环稳定性高等。因此,自CO2响应性分离膜被开发以来,广受膜分离领域学者的关注。

《JMCA》内封面:CO2响应性分离膜:“小”气体“大”用途
图1 CO2响应性分离膜

 

江南大学膜科学与膜过程团队董亮亮副教授与加拿大舍布鲁克大学赵越教授长期从事CO2响应性聚合物的合成及探索其在膜分离领域的应用的研究,在CO2响应性分离膜的设计构建、性能调控等方面形成了系统的研究成果和丰富的研究经验。

近期,应邀在国际著名刊物《材料化学A》(Journal of Materials Chemistry A)上以Highlight形式发表了题为“CO2-switchable membranes: Structures,functions, and separation applications in aqueous medium” 的综述文章,并被选为内封面文章。

该文章以CO2响应性分离膜的调控机理为核心,围绕CO2响应性基元筛选、膜的构建策略以及应用领域等方面,系统地介绍了该类新型分离膜在水体系中的最新研究进展,深入剖析了CO2响应性分离膜现存的挑战和关键问题,并在此基础上,指出了CO2响应性分离膜未来的发展方向和思路。

《JMCA》内封面:CO2响应性分离膜:“小”气体“大”用途
图2 CO2响应性分离膜的发展历程

 

作者首先从CO2响应性基元筛选出发,介绍了不同基元结构与CO2响应性间的内在联系。随后,详细阐述了CO2响应性分离膜的构筑策略,并对这些策略的特点进行了深入的分析和比较。最后,作者重点总结了CO2响应性分离膜在膜分离领域的代表性研究工作,并针对现有研究中的不足之处,从CO2响应的定量化、响应速率的可控化、工业应用的潜在化等角度出发,提出了CO2响应性分离膜未来研究的思路和攻关方向。

该研究得到了加拿大自然科学与工程研究基金(NSERC),江苏省自然科学基金(BK20190603)和教育部重点实验室开发课题基金(JDSJ2020-3)等资助。

全文链接:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/ta/d0ta04835f?page=search

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