新型離子液體聚醚酰亞胺復合膜_離子液體【默尼離子液體定制】

CO2作為主要溫室氣體，其化學惰性給傳統分離技術帶來挑戰。目前主流的分光光度法、電化學傳感器等CO2捕集技術，存在成本高、體積大、能耗高、依賴高溫操作等問題，難以適配復雜工況的高靈敏度、高選擇性需求。 

聚合物膜在氣體分離領域具備應用潛力，但其選擇性、靈敏度與長期穩定性仍有較大提升空間。離子液體（ILs）因結構可設計、CO2溶解度高、熱穩定性優異等特性，成為改性聚合物膜的理想材料，通過調控其結構參數可優化CO2傳輸選擇性，不過高粘度傳質限制、合成復雜、熱降解風險及環境毒性等問題仍待解決，而任務特異性離子液體設計、IL-聚合物/納米材料雜化體系為解決這些問題提供了新思路。 

聚醚酰亞胺（PEI）擁有高玻璃化轉變溫度、優異機械強度與尺寸穩定性，是高溫氣體分離膜的優質基材，其酰亞胺基團可與含氮雜環離子液體形成氫鍵網絡，增強界面相容性，這類復合膜能提升CO2滲透性與選擇性，但離子液體滲漏和傳輸機制調控仍是核心問題。

針對上述問題，烏克蘭國家科學院生物有機化學與石油化學研究所Sergiy Rogalsky團隊，以新型疏水質子離子液體2-丁基氨基咪唑啉雙(三氟甲磺酰)亞胺（[BAIm][TFSI]）與聚醚酰亞胺樹脂（Extem XH1015）為研究對象，制備復合膜并探究IL含量對膜微觀結構、熱力學特性及氣體傳輸行為的影響，揭示了氫鍵網絡的IL滲漏抑制機制與溶解-擴散協同增效規律。

團隊采用溶液澆鑄法制備復合膜：將5.0 g Extem XH1015溶解于100 mL二氯甲烷，室溫攪拌24小時制得均質溶液，按20%至60%的質量分數加入[BAIm][TFSI]并攪拌2小時，將混合溶液鋪于玻璃基板，經無塵室溫干燥、真空干燥成膜，膜厚精準控制在50-70 μm，且無IL滲漏現象，證明聚合物基質與離子液體間存在強相互作用。

該研究通過系統調控離子液體含量，證實PEI/[BAIm][TFSI]復合膜的氣體傳輸機制在40wt%IL處存在臨界轉變，所制備的復合膜在保持高熱穩定性的基礎上，為高溫環境下的碳捕集技術提供了新型的膜材料設計策略。

原文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c19996

原文作者：

Alina Vashchuk, Petr Stanovsky, Sergiy Rogalsky, Oksana Tarasyuk, Nicolas Delpouve, Eric Dargent, Pavel Izak, and Mariia Pasichnyk

DOI: 10.1021/acsami.5c19996

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