围绕芳杂环高分子分离膜材料的结构与性能,在新型气体分离膜、海水淡化膜、质子传输膜材料等方面取得了系列创新性成果。在国际上率先提出了用过渡金属催化偶联聚合制备芳香聚酰亚胺,特别是其共聚物的合成方法,制备了若干结构新颖、性能独特的聚酰亚胺。采用异构芳香四酰氯,制备了系列反渗透复合膜材料,为发展具有自主知识产权的海水淡化反渗透复合膜材料寻找出了突破口。研究出了迄今为止稳定性和抗溶胀等级最高的磺化聚合物质子传输膜材料。首次用静电自组装方法制备了磺化聚醚砜多层膜,在功能化芳香聚合物"超薄膜"的制备方面取得了突破性进展。近五年获授权中国发明专利8项,发表SCI论文53篇(其中IF大于3.0的22篇),参加撰写专著一部,研究论文被他人引用278次。主持"863"重点项目1项、"973"项目的课题1项、国家基金委面上基金3项、中科院"百人计划"项目1项。现任"水处理技术"杂志编委。
antifouling;proton exchange membrane;anion exchange membrane;nanofiltration membrane;microporous organic polymer
在项目执行期间,开展了新型高分子膜材料的分子设计、合成,抗污染超微滤膜的制备及应用,离子交换膜的合成及形貌调控等方面的研究工作。在此期间,发表SCI论文(IF>3.0)34篇,他引270次。申请中国发明专利3项。主要研究成果如下研究了酚酞聚醚砜的亲水化改性方法。设计制备了具有良好耐氯氧化性能及抗污染性能的含叔胺及两性离子基团的新型酚酞聚醚砜。为聚醚砜的亲水化改性提供了一个新的、方便有效的方法及路线,并获得了多种具有自主知识产权的、高性能的功能高分子膜材料。已在山东威高基团建立了年产10万平米的抗污染膜生产线。已生产3万平米。膜产品质量达到进口产品水平,成本低30%。设计、制备了结构可控的含有季铵基团的聚醚砜阴离子交换膜。研究发现,在成膜过程中,离子基团可以聚集形成促进离子传输的离子通道,提高了膜材料的离子导电率。首次将胍盐离子液体引入到特种高分子材料中。胍盐由于具有特殊的共轭结构,与季铵盐相比具有更高的热及碱稳定性,有效解决了阴离子交换膜高温不稳定这一关键问题。研究建立了基于联苯四、五、六元酰氯等新型单体的新反渗透膜材料体系。系统研究了官能团含量、取代基位置、反应活性等因素对反渗透复合膜的脱盐率、水通量及表面性质的影响,揭示了有价值的实验规律:发现增加酰氯单体酰氯官能团的含量,可以提高反渗透膜的水通量,同时,保持高的截流率。采用四苯甲烷四酰氯单体,通过界面聚合方法,首次制备了微孔有机纳滤膜材料。膜的BET>500m2/g。新型纳滤膜对CaCl2截留超过95%。水通量达到80L/m2h,是商品化膜材料的两倍。