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·52 · 高 　　分 　　子 　　通 　　报 2006 年 11 月 有机无机杂化分离膜研究进展 张秋根 , 周国波 , 刘庆林 ( 厦门大学化学化工学院 化学工程与生物工程系 ,厦门 　361005) 　　摘要 :有机无机杂化膜材料结合了有机膜材料和无机膜材料的优良性能 , 已成为分离膜材料研究的一个 热点。本文以有机、无机组分间相互作用类型对其进行分类 ,着重介绍组分间以化学键相结合的有机无机杂 化膜的优良特性 ,总结了影响此类杂化膜结构和性能的主要因素 ,概括了它在膜分离中的应用 ,提出了目前研 究工作中存在的不足 ,并做出了简要的述评。 　　关键词 :膜分离 ;杂化膜 ;有机无机杂化 ;杂化材料 有机聚合物膜材料具有柔韧性好、透气性高、密度低、成膜性好、价格低廉等优点 ,但其易压密 ,机械 强度、耐溶剂、耐腐蚀、耐热性较差 ,对一些体系不能提供足够的选择性和渗透通量。而无机膜材料具有 机械强度高、耐腐蚀、耐溶剂、耐高温等优点 ,但其质脆 ,不易加工 ,成膜性差 ,且目前成本较贵。有机无 机杂化膜材料结合了有机组分和无机组分的优良性能 , 同时也呈现出一些新的性能 ,它的快速发展为膜 材料的设计与开发提供了新的思路[1 ] 。 有机无机杂化膜在有机基体中引入无机组分 ,可增强膜的机械强度 ,提高膜的热稳定性 ,改善和修 饰膜的孔结构和分布 ,提高膜的耐溶剂性 ,调整亲疏水平衡 ,控制膜溶胀 ,提高膜的选择性和渗透性。这 种杂化膜材料具有良好的物化稳定性、呈现出高的分离性能 ,且具有好的成膜性 , 已成为高分子材料科学 和膜材料制备等领域的研究热点[1～4 ] 。 1 　分类 杂化材料出现先于概念的形成 ,其分类较为混乱 ,杂化膜分类也是如此。杂化膜按参杂组分的性质 可分为有机无机杂化膜、有机生物杂化膜、无机生物杂化膜[4 、5 ] 。而有机无机杂化膜按有机组分、无机 组分间的相互作用类型 ,可分为两大类[2 、6 、7 ] : ( ) ( ) Ⅰ有机、无机组分间以次价键 范德华力、氢键等 结合的杂化膜。在此类杂化膜中无机组分分散 在有机主体相中 ,组分间以次价键相连接 ; 即无机组分简单的包埋于有机基体中 ,形成无机组分均匀分散 的有机无机杂化膜 ,有时也称有机无机复合膜。这类杂化膜主要是无机粒子填充有机聚合物膜 ,也有 ( ) ( ) [8 ] 以正硅酸乙酯 TEOS 为前驱体用原位聚合法制备的聚酰胺基6环氧乙烷 PEBAX 二氧化硅杂化膜 ; ( ) [9 ] 相转化法制成的聚砜 PSF 二氧化锆杂化超滤膜 。 ( ) ( ) Ⅱ有机、无机组分间以化学键 如共价键、离子共价键 结合的杂化膜。在这类杂化膜中有机、无 机组分间通过强的化学键紧密结合形成相容性好的杂化膜材料 ,改善了单一膜材料的性能。根据成膜方 式和微观结构可分为下列三类 : ( ) ( ) 1 有机和无机前躯体在制膜过程中发生反应 脱水缩合 形成共价键或离子键 ,可制备分子水平的 均相杂化膜 ,或纳米级的复合杂化膜。如有机硅杂化膜、有机TiO2 杂化膜[10 、11 ] 、有机ZrO2 杂化膜[12 ] 。 (2) 官能化的无机纳米粒子与有机相通过共价键、离子键结合而形成的杂化膜。无机粒子均匀分散 , 且与有机链形成紧密连接 ,增加相容性 ,减少了界面的缺陷。如 Liu 等[13 ] 用磺酸功能化的纳米