在氧化石墨烯(GO)膜通道内引入离子化基团, 可通过静电作用吸附更多的水分子, 有望实现更高效的水分子渗透。研究采用真空抽滤方法将离子化的碱性氨基酸赖氨酸(Lys)引入GO膜内, 通过共价交联制备出 Lys(Na+)-GO复合膜。赖氨酸分子两端的氨基与GO可交联形成C-N共价键, 从而对膜结构进行调控使其更加规整有序, 并将离子化羧酸根引入氧化石墨烯通道中。相比于未离子化的赖氨酸, 离子化的赖氨酸中荷负电的羧酸根通过静电作用提高了与水分子的作用力, 增强了膜的亲水性。通过物理结构和化学结构调控的协同作用, 面向不同的水/醇分离体系, Lys(Na+)-GO复合膜的渗透通量和分离因子得到同时提升。在40 ℃下, 对质量分数90%的乙醇/水、正丁醇/水以及异丙醇/水体系进行渗透汽化测试, Lys(Na+)(10)-GO膜(抽滤溶液中Lys(Na+)与GO的质量比为10)的渗透通量分别达到882、2461和1127 g/(m2·h), 渗透侧水的质量分数分别达到95.38%、99.11%和99.42%。
氧化石墨烯膜 离子化氨基酸 亲水改性 水/醇分离 渗透汽化 graphene oxide membrane ionized amino acid hydrophilic modification water/alcohol separation pervaporation
清华大学精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084
为了提高以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料的微流体通道的浸润性，通过溅射SiO2对PMMA和PDMS进行了表面亲水改性处理。首先，对PMMA和PDMS进行氧等离子刻蚀，改变其表面形貌；然后，溅射SiO2进行表面亲水改性处理，由不同溅射时间得到不同厚度的SiO2薄膜。在亲水处理后一段时间之内对PMMA和PDMS表面分别进行接触角测量，评价不同条件下的改性效果，并对改性后的样片进行黏接性测试。结果表明：氧等离子刻蚀后，溅射时间10 min以上的PMMA表面可在10天内保持极亲水的状态；溅射时间15 min后的PMMA在35天之内接触角不超过10°；PDMS的亲水性可保持10天，接触角不超过60°；高温老化处理能延缓PDMS表面疏水性的恢复。实验结果显示：氧等离子刻蚀之后，溅射SiO2的方法可使PMMA和PDMS获得较长时间的表面亲水改性效果。另外，亲水改性处理后的PDMS之间仍可实现有效黏接，改性PMMA与未改性PDMS也能有效黏接。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 聚二甲基硅氧烷(PDMS) 亲水改性 溅射 二氧化硅 等离子刻蚀 Polymethyl Methacrylate(PMMA) Polydimethylsiloxane(PDMS) hydrophilic modification sputtering silicon dioxide plasma etching
