Page 98 - 《精细化工》2021年第10期

·2028· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

表面 ZIF-8 纳米晶的平均粒径分别为 375、283、231
和 650 nm。其中，复合膜 M3 表面生长的 ZIF-8 晶
体层均匀、连续且致密，有利于进一步生长均匀无
缺陷的 PA 分离层，所以选用复合膜 M3 进行复合纳
滤膜的制备。进一步对复合膜 M3 进行表征，图 2e
为 ZIF-8、PVDF 基膜和复合膜 M3 的 XRD 谱图。
从图 2e 可见，PVDF 基膜 在 2θ=18.68°处出现
α-PVDF 晶体结构中衍射晶面(020)的衍射峰；在
2θ=20.44°处出 现 β-PVDF 晶体结构 中衍射晶面

(110)、(200)重叠的衍射峰。根据衍射峰强度分析，
图 2 样品的表征
PVDF 主要以 β-PVDF 晶型存在，膜制备中所使用
Fig. 2 Characterization of samples
极性溶剂 DMF 与 PVDF 分子之间的强偶极作用促
进了 β-PVDF 晶型的形成 [20] 。复合膜 M3 在 2θ=20.44° 通过 AFM 进一步考察了 ZIF-8 纳米粒子生长对
处仍可以观察到 β-PVDF 的特征衍射峰，同时在 膜表面粗糙度的影响。图 3 为 PVDF 基膜及复合膜
2θ=7.30°、10.35°、12.70°、14.80°、16.40°和 18.00° M3 的 AFM 图及水接触角，膜表面的 R a 、R ms 及水
处存在多个明显特征峰，分别对应 ZIF-8 晶体的 接触角数据列于表 2。
(011)、(002)、(112)、(022)、(013)和(222)晶面 [21] ，
这与典型的 ZIF-8 晶体衍射峰位置吻合，证明了
ZIF-8 在 PVDF 膜表面成功合成。图 2f 为 PVDF 基
膜和复合膜 M3 的 FTIR 谱图。在 PVDF 基膜的 FTIR
–1
谱图中，1174 cm 处为—CF 2 的伸缩振动吸收峰，
–1
1403 cm 处为—CH 2 的变形振动吸收峰 [22] 。在复合膜
M3 的 FTIR 谱图中，除 PVDF 的特征峰外，分别在
–1
421、1586 cm 处出现对应 ZIF-8 中 Zn—N、C==N
–1
键的伸缩振动吸收峰，在 992 和 1143 cm 处出现对
应咪唑环的 C—N 键的伸缩振动吸收峰，进一步说
明 ZIF-8 在 PVDF 基膜上成功合成 [23] 。

a、c—PVDF；b、d—M3
图 3 PVDF 基膜及复合膜 M3 的 AFM 图（a、b）与水
接触角（c、d）
Fig. 3 AFM images (a, b) and water contact angles (c, d) of
PVDF membrane and composite membrane M3

表 2 样品膜的表面粗糙度参数及水接触角
Table 2 Surface roughness parameters and water contact
angles of sample membranes
样品 R a/nm R ms/nm 水接触角/(°)
PVDF 66.49 82.84 73.43±1.93
M3 48.97 64.93 77.67±0.78

由图 3a 可见，PVDF 基膜表面为典型的凹凸程
度较大的脊谷结构，与文献报道的 PVDF 膜表面形
貌一致 [24] 。由图 3b 可见，当 PVDF 基膜表面生长
了 ZIF-8 纳米晶后，结构发生了显著的变化，其表
面由无数较小的山峰状凸起组成，这些晶状凸起即
为 PVDF 膜表面生长的 ZIF-8 纳米晶，进一步证实
了 ZIF-8 纳米晶在 PVDF 基膜表面的均匀连续生长。
与此同时，在生长 ZIF-8 纳米晶后，膜表面的 R a 由
66.49 nm 下降至 48.97 nm，说明 ZIF-8 纳米晶的生