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近日，華僑大學(xué)化工學(xué)院2019級(jí)碩士研究生鄭大淵在金屬離子“催化”界面聚合反應(yīng)制備復(fù)合納濾膜領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Polyamide Composite Membranes for Enhanced OSN Performance by Metal Ions Assisted Interfacial Polymerization Method”為題在線發(fā)表在化工領(lǐng)域權(quán)威期刊《AIChE Journal》，實(shí)現(xiàn)學(xué)院在該期刊上零的突破。

據(jù)了解，《AIChE Journal》是美國(guó)化學(xué)工程師協(xié)會(huì)會(huì)刊，是化學(xué)工程領(lǐng)域最具有全球?qū)W術(shù)影響力的期刊。

有機(jī)溶劑納濾（OSN）作為一種新型的有機(jī)溶劑分離技術(shù)，能夠?qū)Ψ肿恿吭?00~1000 Da的小分子在室溫下進(jìn)行有效分離。與傳統(tǒng)高溫蒸餾分離方法相比，OSN技術(shù)具有能耗低等優(yōu)點(diǎn)，尤其在濃縮熱敏性溶質(zhì)方面極具優(yōu)勢(shì)。鄭大淵的研究采用過(guò)渡金屬離子“催化”界面聚合反應(yīng)，在多孔聚合物基膜表面合成超薄聚酰胺分離層。首先，在水相聚乙烯亞胺溶液中引入過(guò)渡金屬離子，再引入離子液體相中的均苯三甲酰氯單體，兩者在基膜表面發(fā)生界面聚合反應(yīng)，合成聚酰胺分離層。研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)渡金屬離子在界面聚合反應(yīng)過(guò)程中充當(dāng)“負(fù)催化劑”，降低了聚乙烯亞胺單體在界面聚合中的擴(kuò)散速率及反應(yīng)活性，從而有效降低聚酰胺分離層厚度。OSN性能測(cè)試表明，該復(fù)合膜對(duì)分子量大于500 Da的各種溶質(zhì)均保持高截留率（>99%），與未添加金屬離子制備的復(fù)合膜相比，滲透性能提高了四倍，并表現(xiàn)出優(yōu)異的有機(jī)溶劑耐受性和長(zhǎng)周期運(yùn)行穩(wěn)定性。

該研究也進(jìn)行經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在聚乙烯亞胺溶液中添加鈷離子后，聚乙烯亞胺單體的擴(kuò)散系數(shù)顯著降低。研究通過(guò)密度泛函理論計(jì)算方法模擬了不同過(guò)渡金屬離子對(duì)聚乙烯亞胺單體的配位作用力，間接證明了不同過(guò)渡金屬離子對(duì)界面聚合反應(yīng)速率的影響。

該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金、廈門(mén)市青年創(chuàng)新基金等項(xiàng)目資助。研究以華僑大學(xué)為第一署名單位，詹國(guó)武教授和花丹副教授為共同通訊作者。

據(jù)悉，近期，詹國(guó)武教授團(tuán)隊(duì)在化工三大刊（AIChE Journal，Chemical Engineering Science, Industrial & Engineering Chemistry Research）都發(fā)表了相關(guān)研究成果，增強(qiáng)了我校化工學(xué)科的國(guó)際影響力。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aic.17896