ACS Nano：聚合物接枝纳米颗粒基气体分离膜的选择性调节

芣苢

2020-11-21

聚合物膜对许多需要基于尺寸的气体混合物分离的可持续性应用至关重要。选择性地控制这类材料对不同混合物组分的运输能力，同时增强机械强度并抗老化是一个巨大的挑战。最近，聚合物接枝的纳米颗粒（GNPs）被用于气体分离。由于平均自由体积的增加，纯GNPs制成的膜与纯聚合物相比具有更高的透气性和更低的选择性。近日，哥伦比亚大学Sanat K. Kumar等研究发现GNPs是空间异质传输介质，通过添加自由聚合物可以轻松操纵其自由体积分布。

本文要点：

1）作者发现，加入少量的适合的游离聚合物可以将膜的气体选择性增加两个数量级，而小的气体渗透性降低较小。

2）添加的短自由链均匀分布在GNPs的聚合物层中，降低了所有气体的渗透率，但选择性没有明显提高。相反，在GNPs之间的间隙中，长度与接枝物相当的自由链优先阻碍了较大气体的运输，从而导致较大的选择性的增加。

该工作表明，通过与自由链的添加相关的熵效应，可以有效的控制GNP膜的选择性气体传输特性。

Connor R. Bilchak, et al. Tuning Selectivities in Gas Separation Membranes Based on Polymer-Grafted Nanoparticles. ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c07049

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c07049