题目：基于嵌段共聚物超分子组装制备研究CO2选择透过膜

二氧化碳（CO2）被认为是影响环境质量的主要温室气体，同时也是一种潜在的能源。对CO2的高效分离在工业制氢、天然气净化、减少烟气中CO2的排放、石油工业及新能源开发领域都有极其重要的意义。CO2分离方法主要包括吸收法、吸附法、膜分离法。膜分离法因分离效率高、节能经济等优势而被认为是最具有发展前途的高新技术之一。促进传递膜作为膜分离法之一，具有很高的选择性和渗透性，分离效率高，在高效气体分离方面显现出了很大的优势，已成为世界各国科学家研究的热点。目前基于胺基类载体制备CO2促进传递膜受到越来越多的关注。鉴于此，本研究基于嵌段共聚物超分子组装性质，构筑有序CO2通道的超薄复合膜，从而达到对CO2进行高效分离的目的。本文采用旋涂方法，制备了嵌段共聚物与脒基分子（M）复合膜，并通过退火微相分离过程使其形成有序结构的CO2分离通道。实验结果表明：利用透射电子显微镜（TEM）对薄膜的结构进行表征，发现退火过程使聚合物膜的微观结构由无序状态转变成有规则排列的结构。通过超分子氢键作用，M分子作用于一嵌段并与之一起参与微相分离过程。组装M分子的量会影响复合膜有序结构的形态。在聚苯乙烯-聚乙烯吡咯烷酮（PS-b-P4VP）与M分子组装复合膜中，当M分子与P4VP的摩尔比为1：1时，微相分离后的复合膜呈现出P4VP/M作为六方柱状相分散于PS基体组织中。通过气体选择透过测试发现，退火后，该复合膜对气体（He、N2、CO2）的透过都有显著地提高。但在该复合膜中界面层进行传递气体的影响因子比M分子传递气体的影响因子大，即扩散系数比溶解系数起到了更大的作用。从气体透过的角度，PS-b-P4VP/M膜对于气体的透过符合气体筛分原理，即气体透过速率与分子尺寸大小呈正相关。在聚苯乙烯-聚环氧乙烷（PS-b-PEO）与M分子组装复合膜中，当组装M分子与EO的摩尔比为1:1时，聚合物膜呈现出PS作为柱状相分散于EO/M相中的有序结构。通过测试其气体透过性质，我们发现退火过程形成的有序结构可以使气体通量有两倍以上的提高。由于脒基对湿润CO2的可逆反应，PS-b-PEO/M1膜对湿润CO2的渗透表现出明显的促进传递作用。