【研究亮点】
- 设计合成出两种新型含溴的异构型自聚微孔型聚酰亚胺。
- BBPI表现出较高452 m2 g-1的比表面积，且渗透性能提升约50%。
- 溴基取代限制了聚合物链旋转，减缓了老化速度；经过250天的老化，BBPI的渗透率仍保持有~70%。
- 与原始的BAPI相比，BBPI表现出高渗透性和良好的抗老化性。
物理老化是阻碍高性能本征微孔聚酰亚胺（PIM-PI）实际气体分离应用的巨大挑战。在此，他们通过精确的分子设计，将溴引入到PIM-PI链中，以提高其分离性能和抗老化性能。为了阐明PIM-PI中溴基团的作用，两种芴基二胺异构体单体9,9-双(3-溴-4-氨基苯基)-芴（BBAPF）、2,7-二溴-9 ,9-双(4-氨基苯基)-芴（DBBAPF）及其相应的PIM-PI（BAPI、BBPI、DBPI）被成功合成。与原始BAPI膜相比，BBPI的渗透性提高了约50%，这可归因于氨基附近的溴基团抑制了链致密化堆积并提供了更多的自由体积元素（FVE）。此外，溴基取代基团增加了聚合物的链刚性并阻碍链旋转，减缓了老化过程中自由体积分数（FFV）的释放。特别是，250天后BBPI的渗透性仍保持有~70%，而选择性略有增加；而原始BAPI仅剩~50%的渗透性（N2或CH4）。该研究结果为设计具有高渗透性和抗老化性能的微孔聚合物材料并满足其在气体分离的实际应用提供了可靠依据。
原文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738823007378
作者简介
第一作者：
赵伟 博士研究生
天津科技大学在读博士研究生，研究方向气体分离膜，主要通过调控聚酰亚胺结构探究与其性能间的“构效关系”关系，并在此基础上研究相应碳膜气体分离性能。
通讯作者：
杨磊鑫 副教授 (Leixinyang@tust.edu.cn)
天津科技大学轻工科学与工程学院，副教授。长期从事高性能气体分离膜、固态电解质/隔膜及负极保护层的相关工作。迄今为止以第一作者或通讯作者在Chem. Soc. Rev., Adv. Funct. Mater., Nano Energy, J. Membr. Sci., J. Mater. Chem. A等期刊发表多篇论文，主持国家自然科学基金青年项目、广东省基础与应用基础面上项目、博士后面上项目等5项科研项目。
马小华 研究员 (xhuama@tiangong.edu.cn)
天津工业大学膜国家重点实验室/材料科学与工程学院，研究员。主要从事有机高性能高分子膜材料的研究，包括膜材料的分子设计、聚合物以及膜材料的制备和气体分离性能表征等。迄今为止以第一作者或通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Eng. J., J. Membr. Sci., J. Mater. Chem. A等期刊发表多篇论文，主持国家自然科学基金面上/青年项目、天津市青年人才项目、天津市科技计划项目等6项科研项目。
程博闻 教授 (bowenc15@tust.edu.cn)
天津科技大学轻工科学与工程学院，教授；物源纤维制造技术国家重点实验室主任、中国纺织工程学会副理事长、中国纤维素行业协会技术委员会副主任、《纺织学报》编辑委员会副主任、天津泰达新材料研究院院长；长期从事轻纺新材料的研究与开发工作，承担完成了国家科技支撑、973、863、国家自然基金、中央军委科技委、国防科工局项目和重大横向项目40余项；主编教材4部，参编教材或著作5部；发表学术论文400余篇，授权发明专利120余项。
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