新型离子液体聚醚酰亚胺复合膜_离子液体【默尼离子液体定制】

CO2作为主要温室气体，其化学惰性给传统分离技术带来挑战。目前主流的分光光度法、电化学传感器等CO2捕集技术，存在成本高、体积大、能耗高、依赖高温操作等问题，难以适配复杂工况的高灵敏度、高选择性需求。 

聚合物膜在气体分离领域具备应用潜力，但其选择性、灵敏度与长期稳定性仍有较大提升空间。离子液体（ILs）因结构可设计、CO2溶解度高、热稳定性优异等特性，成为改性聚合物膜的理想材料，通过调控其结构参数可优化CO2传输选择性，不过高粘度传质限制、合成复杂、热降解风险及环境毒性等问题仍待解决，而任务特异性离子液体设计、IL-聚合物/纳米材料杂化体系为解决这些问题提供了新思路。 

聚醚酰亚胺（PEI）拥有高玻璃化转变温度、优异机械强度与尺寸稳定性，是高温气体分离膜的优质基材，其酰亚胺基团可与含氮杂环离子液体形成氢键网络，增强界面相容性，这类复合膜能提升CO2渗透性与选择性，但离子液体渗漏和传输机制调控仍是核心问题。

针对上述问题，乌克兰国家科学院生物有机化学与石油化学研究所Sergiy Rogalsky团队，以新型疏水质子离子液体2-丁基氨基咪唑啉双(三氟甲磺酰)亚胺（[BAIm][TFSI]）与聚醚酰亚胺树脂（Extem XH1015）为研究对象，制备复合膜并探究IL含量对膜微观结构、热力学特性及气体传输行为的影响，揭示了氢键网络的IL渗漏抑制机制与溶解-扩散协同增效规律。

团队采用溶液浇铸法制备复合膜：将5.0 g Extem XH1015溶解于100 mL二氯甲烷，室温搅拌24小时制得均质溶液，按20%至60%的质量分数加入[BAIm][TFSI]并搅拌2小时，将混合溶液铺于玻璃基板，经无尘室温干燥、真空干燥成膜，膜厚精准控制在50-70 μm，且无IL渗漏现象，证明聚合物基质与离子液体间存在强相互作用。

该研究通过系统调控离子液体含量，证实PEI/[BAIm][TFSI]复合膜的气体传输机制在40wt%IL处存在临界转变，所制备的复合膜在保持高热稳定性的基础上，为高温环境下的碳捕集技术提供了新型的膜材料设计策略。

原文链接：

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

原文作者：

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

DOI: 10.1021/acsami.5c19996

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