Fe-O-Fe桥连卟啉网络膜：面向耐溶剂纳米过滤的高性能膜材料开发

这篇综述系统总结了聚苯并咪唑（PBI）基膜在苛刻环境（如有机溶剂纳滤OSN、高温H2/CO2分离、质子交换膜燃料电池PEMFCs等）中的前沿进展，涵盖聚合物合成、膜制备技术、改性策略（交联/共混/纳米复合）及多领域应用，为开发高效节能的膜分离技术提供重要指导。

　　

Highlight

聚苯并咪唑（PBI）基膜凭借其卓越的机械强度、热稳定性（耐受570°C高温）和化学惰性，成为苛刻环境下膜分离技术的明星材料，尤其在有机溶剂纳滤（OSN）、高温气体分离和能源转换领域展现革命性潜力。

PBI polymer synthesis

PBI可通过熔融/固相聚合（1961年首创）或溶液聚合法（1964年采用多聚磷酸PPA）合成。经典的两步法以四氨基联苯（TAB）和二苯基间苯二甲酸酯（DPIP）为原料，先在260°C生成预聚物，再经400°C热处理获得高性能聚合物——这种"高温锻造"工艺赋予材料独特的芳环稠合结构。

Fabrication of PBI-based membranes

PBI膜的形态设计充满巧思：质子交换膜（PEMs）采用溶液浇铸-酸掺杂（如磷酸）工艺提升导电性；气体分离膜通过相转化法构建非对称结构；而中空纤维膜（HFMs）则通过精密纺丝控制孔道结构，实现高通量与高选择性的"鱼与熊掌兼得"。

Modification of PBI-based membranes

改性策略如同为膜材料施展"分子手术"：

• 交联：用二溴二甲苯等试剂增强溶剂稳定性

• 共混：与聚醚砜（PES）等聚合物"强强联手"

• 纳米复合：氧化石墨烯（GO）的加入使膜性能突破理论上限

PBI-based membranes for OSN

在有机溶剂纳滤（OSN）战场，PBI膜如同分子筛"特种兵"，可截留200-1000 g/mol的活性药物成分（APIs），其耐二甲亚砜（DMSO）等强溶剂的特性，让制药行业分离工艺的能耗直降90%。

Conclusions and outlook

尽管PBI膜已在高温H₂/CO₂分离、液流电池等领域大放异彩，但规模化生产、长期稳定性等挑战仍需攻克。未来研究应聚焦仿生结构设计，开发兼具"钢铁之躯"（稳定性）和"火眼金睛"（选择性）的下一代智能膜材料。