摘要：气体膜分离技术是过滤与分离工业的重要技术之一,相比于传统分离技术更加高效、节能、环保。新型无机二维材料在分离膜领域的应用,有望同时实现高选择性和高渗透率,突破商业聚合物膜渗透率和选择性相互制约的瓶颈,极大地促进高性能分离膜的发展。本文简述了膜的气体分离机制,综述了石墨烯基、过渡金属硫族化物(TMDs)和二维过渡金属碳化物/氮化物(MXene)等新型无机二维材料近年来在气体分离膜领域的研究进展,包括其设计、制造和应用,探讨了不同材料分离膜的特点、面临的挑战和发展前景。此外,本文对其他新兴二维材料——层状双氢氧化物(LDHs)、六方氮化硼(h-BN)、云母纳米片等的分离膜研究也进行了概述。最后,对新型无机二维材料在气体分离膜领域的研究方向及面临的挑战作出了评价。

摘要：纳米流体学涉及在纳米尺度通道内流体独特的传输行为,近年来引起了研究者们的广泛兴趣。二维(2D)材料的出现以及2D材料膜的快速发展,开创了纳米流体研究的新时代。本文综述了近年来基于二维材料膜构筑纳米流体通道的研究进展,着重介绍了二维材料膜纳米流体通道的构筑方法,包括“自上而下”策略、“自下而上”策略、人工造孔策略制备二维材料多孔膜,以及范德华组装策略、液相组装策略制备二维材料叠层膜;深入讨论了二维材料膜纳米流体通道的调控手段,包括通道尺寸、长度和形状等物理结构的精密控制,通道亲和性、电荷性等化学环境的合理设计;最后总结展望了二维材料膜纳米流体在材料开发、仿生设计、传输机理和器件应用等方面所面临的机遇与挑战。

摘要：气体分离膜技术是一项广受关注的新兴技术,芳香族聚酰亚胺是最具应用前景的气体分离膜材料之一。目前,学术界已对多种结构的聚酰亚胺进行了实验室规模的开发和研究,但在实际工业应用情境下,膜材料长期服役过程中的物理老化现象极大影响着气体分离性能的准确评估和工艺参数的合理设计。本文综述了当前针对聚酰亚胺类薄膜和非对称膜物理老化行为的研究现状,总结了前人提出的老化机理模型,分析了影响老化进程的主要因素,提出了物理老化的预防和改善方法。提出不易老化的气体分离膜用聚酰亚胺应具备的特质包括较强的分子链刚性、受限的链空间构型和合适的链间相互作用。未来相关研究的重点方向可能为聚酰亚胺新结构探索、交联剂开发、制备工艺优化等方面。

摘要：膜分离技术已经广泛应用于污水处理领域,但膜污染是制约其进一步发展的主要障碍,开发抗污染膜材料实现节能降耗是目前膜法污水处理领域的研究热点之一。层层自组装作为一种膜表面改性技术,具有组装材料丰富、适用场景广泛、制备条件温和、分子水平结构可控等特点,已被应用于抗污染膜材料的研制中。本文综述了近年来基于层层自组装技术的水处理用抗污染膜的研究进展,在阐释层层自组装技术应用于膜污染控制机制的基础上,重点总结了基膜的选择和处理、抗污染组装单元的种类和复合方式、组装层数、制备方法对膜抗污染性能的影响,并对未来该技术实现膜污染控制的构筑设计和发展方向,如组装过程机制挖掘、制膜工艺优化、制膜成本降低、长期稳定性提升等方面进行了展望。

摘要：聚酰亚胺是由二胺和二酐单体通过缩聚反应生成的一类含有酰亚胺环的高性能聚合物,具有高热稳定性、高力学性能、结构多样性、良好的成膜性和分离性能等优点,在分离膜领域得到了广泛应用,但在气体分离方面仍然受罗伯逊上界的限制。文中综述了聚酰亚胺及膜的制备以及聚酰亚胺气体分离膜的改性方法,简述了聚酰亚胺气体分离膜目前存在的核心问题,从物理共混、交联改性、分子结构设计、制备热重排聚合物及碳分子筛膜5个方面,重点回顾了聚酰亚胺气体分离膜的改性研究进展。研究指出,随着工业上对聚酰亚胺气体分离膜性能要求的不断提高,开发新型聚酰亚胺制膜材料、优化聚酰亚胺膜材料的性能以及简化聚酰亚胺气体分离膜的制备和改性方法成为未来聚酰亚胺气体分离膜的研究重点。

摘要：采用分子动力学模拟方法研究了水溶液中管状带电纳米颗粒的跨膜输运过程.主要考察了纳米颗粒的尺寸、所带的电性以及外驱动电场的大小对输运动力学行为的影响.研究表明,随着外电场的增大,所有管状纳米颗粒的跨膜流量都迅速增大,其中有些颗粒呈现出非单调的变化,这与之前发现的球形纳米颗粒单调增加的趋势截然不同;而跨膜时间会随电场强度的增大而单调减小,并符合幂指数衰减的规律,这与郎之万动力学的理论预测一致.在同一电场强度下,管状颗粒的跨膜流量要比球形颗粒小几倍到一个数量级,而跨膜时间则大几倍.与球形颗粒相比,管状颗粒需要牺牲一定的旋转自由度才能进入通道,因此它们通常具有低的跨膜流量和长的跨膜时间.研究结果加深了人们对于不同形状纳米颗粒跨膜输运的理解,对高效纳米载体的设计具有一定的参考意义.

摘要：氧化石墨烯膜具有超高的水通量、可控的层间距以及卓越的分离性能,这些优异的特性使氧化石墨烯膜有望成为新一代膜材料并用于水环境中物质的精确分离。对氧化石墨烯膜的研究已经取得了许多重要的成果,本文系统地阐述了用于水质净化的氧化石墨烯膜的结构特性和构效关系,总结了氧化石墨烯膜典型的制备方法,重点介绍了氧化石墨烯膜的改性方式,概述了氧化石墨烯膜在多种水环境中的应用,总结并展望了氧化石墨烯膜的发展方向,为设计和合成高性能氧化石墨烯膜用于水质净化提供新的思路。

摘要：以异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、聚乙二醇(PEG)、聚己二酸丁二醇、蓖麻油(CO)、二羟甲基丙烯酸(DMPA)、双酚A和丙烯酸羟乙酯为原料合成了一系列蓖麻油基UV固化聚氨酯丙烯酸酯(PUA),通过配方优化获得了综合性能良好、高绝缘性、高附着力的绝缘油墨用PUA树脂。通过红外光谱、热重分析、导电和接触角测定等对树脂及固化膜性能进行了表征。结果表明,-NCO基团处的特征吸收峰的消失,氨基甲酸酯键及C=C特征峰的出现表明了整个反应体系是朝着实验设计的方向进行的;随着CO/PEG摩尔比的增加,PUA低聚物的耐热性提高,导电性能减弱。同时探讨了CO/PEG摩尔比,CO/聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)摩尔比和DMPA含量等对涂膜性能的影响,结果表明,CO/PEG摩尔比为1/6,CO/PBA摩尔比为1/3,PBA/PEG为1/2,DMPA的质量为所有组分总质量的1.5%时,光固化后的涂膜综合性能优异。

摘要：PIM-1由自身扭曲且刚性的单体组成,具有比表面积高、热稳定性好和结构简单等优点,是最具代表性的一种自具微孔聚合物。与传统有机聚合物膜相比,PIM-1膜可表现出极高的气体渗透性,在气体分离领域展现出巨大的研究价值与应用潜力。因此概括并总结PIM-1膜在气体分离领域的研究进展,同时梳理制约PIM-1膜的发展的关键问题及解决策略十分有必要。本文首先概述了气体分离膜的性能指标及气体在膜内的传递模型,重点总结了近二十年来PIM-1膜在气体分离中的主要研究进展,包括纯PIM-1膜、改性PIM-1膜和PIM-1混合基质膜的设计制备及气体分离性能,并分析了不同改性方法和制膜策略对膜气体分离性能的影响以及膜内结构与性能之间的关系。最后,文章对PIM-1膜在实现工业应用前亟待解决的问题以及未来的研究重点进行了总结和展望,如继续致力于PIM-1膜对气体的渗透选择性提高,同时加强膜稳定性与超薄化的研究。

摘要：设计了聚合度相同,但组成结构不同的聚氨酯大分子表面活性剂(PUS),并将此大分子表面活性剂用于甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚合,制备出乳胶粒结构不同的水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液(WPUA),乳液经干燥成膜后得到不同的样膜。应用透射电镜(TEM)、Zeta纳米粒度仪及旋转黏度计对WPUA乳胶粒形貌、粒径和乳液黏度进行了测试与表征,通过ATR-FTIR、吸水率测试、万能材料试验机和紫外-可见光谱仪对WPUA膜的结构、耐水性、力学性能和物理老化行为进行了研究。结果表明,PUS组成结构会影响WPUA乳胶粒的结构,进而影响形成的WPUA膜的性能。WPUA-PCDL乳胶粒的核壳结构明显,其膜的力学和耐老化性能较好。