具有精准相分离结构的离子导电聚合物显示了其在分离单价和二价离子等的巨大潜力。

近日，浙江工业大学沈江南教授，Junbin Liao制备了三种侧链型聚芳醚砜阴离子交换膜（AEMs），考察了聚合物骨架的刚性对Cl^-/NO₃^-和Cl⁻/SO₄²⁻分离性能的影响。

文章要点

1）小角X射线散射（SAXS）、正电子湮没和差示扫描量热（DSC）研究表明，在骨架上具有刚性苯并咪唑结构的AEM由于刚性聚合物骨架的排列而具有亚纳米离子通道。小角X射线光谱分析结果表明，含苯并咪唑的刚性分子膜在湿态下的离子团簇尺寸为0.548 nm，小于主链上含有烷基链段的分子膜的离子团簇尺寸(0.760 nm)。

2）实验结果显示，在电渗析(ED)过程中，含苯并咪唑的刚性AEM对Cl⁻/SO₄²⁻离子的分离能力优于主链上含有烷基链段的AEM。然而，含苯并咪唑的AEM不能分离Cl^-/NO₃^-离子，这可能是由于两者的离子尺寸相似所致。此外，苯并咪唑单元具有较高的转动能垒（4.3×10⁻³ Hartree）和较小的聚合物基质自由体积（0.636%），有利于离子通道的形成。因此，这种刚性的苯并咪唑结构有利于在AEM中构建稳定的亚纳米离子通道，可以选择性地分离不同大小的离子。

参考文献

Quan Chen, et al, Subnanometer Ion Channel Anion Exchange Membranes Having a Rigid Benzimidazole Structure for Selective Anion Separation, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c11264

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11264