由胺類單體的水相溶液和酰氯單體的有機相溶液經(jīng)液-液界面聚合合成的聚酰胺納濾膜，可廣泛應(yīng)用于飲用水深度凈化、藥物提純、離子和分子篩分、鹽湖提鋰、海水富鈾等，其納米/亞納米尺度的分離能力源于尺寸篩分與電荷排斥的協(xié)同。因此，納濾膜的荷電性設(shè)計對于其分離性能的精細調(diào)控與應(yīng)用開發(fā)至關(guān)重要；谶哙汉途饺柞Ｂ染酆隙傻木圻哙乎０芳{濾膜已取得巨大的商業(yè)成功，但固有的負電性限制了其在多種分離需求中的效用，例如面向鋰資源提取的鋰/鎂分離。究其本質(zhì)，聚酰胺的固有負電性源于未反應(yīng)酰氯基團的水解產(chǎn)生大量羧基。這是由于界面聚合過程中，由胺類單體的水相溶液擴散進入酰氯單體的有機相反應(yīng)區(qū)的哌嗪總量較低，生成交聯(lián)聚酰胺網(wǎng)絡(luò)時酰氯單體往往過量且殘留大量的未反應(yīng)酰氯基團，極易水解形成荷負電的羧基。似乎可簡單地改變哌嗪的單體濃度及其與酰氯單體的比例來調(diào)節(jié)聚酰胺膜的荷電性，但往往導(dǎo)致哌嗪在水溶液中本體擴散和有機/水界面擴散的同步變化，由此衍生出狹窄的荷電性調(diào)控窗口在技術(shù)上缺乏實用性。理論上應(yīng)在界面聚合過程中對哌嗪單體的本體擴散和界面擴散進行去耦合，才能設(shè)計與合成擁有寬荷電性窗口的定制化聚酰胺納濾膜。
圖1. 常規(guī)烷烴-水界面聚合體系通常需要引入額外的后修飾步驟來調(diào)節(jié)聚酰胺納濾膜的荷電性，而烷烴-離子液體/水體界面聚合體系可通過改變離子液體的比例一步法實現(xiàn)聚酰胺納濾膜荷電性的寬窗口調(diào)控
圖2. 聚酰胺納濾膜表面荷電性的雙重翻轉(zhuǎn)性質(zhì)與正電性起源
圖3. 不同離子液體含量下本體擴散與界面擴散去耦合調(diào)控原理
總之，SIEPM發(fā)展的離子液體介導(dǎo)界面聚合已在合成定制化聚合物納米薄膜方面展現(xiàn)出獨特的優(yōu)越性，它將使更多新穎的界面聚合過程與創(chuàng)新的聚合物分離膜材料成為可能。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-46580-6
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