Page 161 - 《精细化工》2022年第5期
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第 5 期 李海柯，等: HKUST-1 掺杂聚醚酰亚胺混合基质膜的制备及性能 ·1015·
报道的相似，这些结果均证实 HKUST-1 纳米粒子成
功掺杂到 PEI 中。
2.2.2 水接触角测试
掺杂不同质量分数 HKUST-1 纳米粒子的 HKUST-
1/PEI 混合基质膜的水接触角测试结果见图 4。
图 4 混合基质膜的水接触角
Fig. 4 Water contact angle of mixed matrix membranes
由图 4 可知，混合基质膜的水接触角发生变化，
a—XRD 谱图；b—FTIR 谱图；c—SEM 图
图 2 HKUST-1 纳米粒子的表征 当 HKUST-1 质量分数达到 0.05%时，M2 表面的水
Fig. 2 Characterization of HKUST-1 nanoparticles 接触角从 M0 的 82.1°降低到 48.0°，这主要是因为
HKUST-1 纳米粒子具有良好的亲水性（含羟基、羰
2.2 HKUST-1/PEI 混合基质膜的表征
基等亲水性官能团），且在 PEI 中分散得较好，使膜表
2.2.1 FTIR 分析
面的亲水性能得到显著提升；当继续增加 HKUST-1
M0 与 M2 的 FTIR 的表征结果见图 3。
的质量分数，纳米粒子将受到静电力、化学键以及
范德华力等相互作用，从而导致纳米粒子发生团聚
而造成性能劣化，亲水性降低 [17] 。这也是 M3、M4
水接触角上升的主要原因。
2.2.3 断面结构分析
HKUST-1 纳米粒子不同掺杂质量分数对混合
基质膜 M0~M4 断面结构的影响如图 5 所示。由图 5
可见，经相转化形成的混合基质膜出现了典型的“指
状”孔道结构，且当 HKUST-1 纳米粒子掺杂质量分
数由 0 增加到 0.05%，“指状”孔道结构数量逐渐减
图 3 M0 与 M2 的 FTIR 谱图 少，孔道结构宽度逐渐增加。这主要是因为在 PEI
Fig. 3 FTIR spectra of M0 and M2 铸膜液中掺杂 HKUST-1 纳米粒子，能够促进相转化
–1
由图 3 可以观察到，M2 在 3437 cm 附近的吸 过程中热力学及动力学之间的关系，加速溶质与溶
–1
收峰为 O—H 键的伸缩振动，且在 470 cm 附近出 剂的置换速率，有利于形成更宽更大的“指状”孔
现 Cu—O 键的特征吸收峰。这与 HKUST-1 纳米粒 道结构，同时由于纳米粒子的亲水性，膜孔内形成
子的 FTIR 表征结果基本一致，且与 JABBARI 等 [16] 了更多的蜂窝孔结构，这有利于促进水分子的传输，
