异质化磺化聚醚醚酮膜的制备及其在渗透能高效捕获中的突破性应用

这篇研究通过溶剂诱导相分离(SIPS)技术开发了具有超高负表面电荷密度(-10.8 C m?2)的异质化SPEEK(H-SPEEK)膜。该膜在海水/河水反向电渗析(RED)系统中实现15.32 W m?2的功率输出，其异质结构增强亲水域并形成离子二极管效应，为渗透能转换提供了高性能聚合物膜解决方案。

　　

本研究亮点在于开发出具有离子整流特性的异质化磺化聚醚醚酮(H-SPEEK)膜。该膜通过溶剂诱导相分离(SIPS)技术构建，展现出-10.8 C m^?2的超高表面电荷密度，其异质结构显著扩大了亲水域面积。在自然海水/河水条件下，该膜实现15.32 W m^?2的创纪录功率密度输出，较传统均质膜有显著提升。

<化学品>

聚醚醚酮(PEEK)购自长春吉大特塑工程研究有限公司。N-甲基吡咯烷酮(NMP)、浓硫酸(98 wt%)和正己烷由麦克林试剂公司提供。所有盐类试剂(NaCl、CaCl₂等)均直接使用未纯化。湖水采自北京航空航天大学南湖。

如图1所示，首先将PEEK磺化4小时获得磺化度75.5%的SPEEK聚合物。ATR-FTIR分析显示1219 cm^-1和1080 cm^-1处的特征峰，证实-SO₃H基团成功引入(图1C)。

<结论>

我们成功开发了用于渗透能收集的异质SPEEK膜。H-SPEEK膜通过提升表面电荷密度，在离子选择性与通量间取得最佳平衡。其不对称多孔结构产生离子二极管效应，实现0.87的阳离子选择性和12.0 W m^?2的稳定功率输出。