冠醚功能化聚酰亚胺纳米纤维膜：主侧链协同接枝提升铯离子吸附容量与选择性

本文推荐一种通过原位接枝与静电纺丝技术制备的冠醚（CE）功能化聚酰亚胺（PI）纳米纤维膜（18C6-g-18C6PI），其主链和侧链均嵌入18-冠-6醚结构，显著提升铯离子（Cs+）吸附容量（85.23 mg g?1）和选择性（Cs+/Na+分离因子达29.5），并具有优异再生稳定性（5次循环后保持96.3%容量），为盐湖铯资源回收提供高效膜材料。

　　

Section snippets

Materials and characterizations

DAB18C6单体和18C6PI聚合物的制备参照既往报道[31]。化学试剂包括N,N-二甲基甲酰胺（DMF, 99.9%）、氯化铯（CsCl）、六水合氯化镁（MgCl₂·6H₂O）、氯化钙（CaCl₂）、氯化铷（RbCl）、氯化钠（NaCl）和氯化钾（KCl），均购自中国天津科密欧化学试剂有限公司。盐湖卤水（源自中国青海）离子浓度如表S1所示。

The nucleophilic substitution reaction between DAB18C6 and 18C6PI

聚酰亚胺聚合物在弱碱性条件下可发生水解开环反应，生成相应酸酐和胺[42]。该反应为接枝提供了活性位点，通过后续化学修饰促进新型聚酰亚胺基材料的开发[43]。因此，DAB18C6中的胺基可通过亲核取代与18C6PI的酰胺基团反应（图1b）。为确认18C6-g-18C6PI的成功合成，需进行结构表征与性能验证。

Conclusions

本研究通过原位接枝和静电纺丝制备了接枝型18C6-g-18C6PI纳米纤维膜。通过调节18C6-g-18C6PI/DMF溶液粘度（650–700 mPa·s），成功制备出平均纤维直径为310至340 nm的纳米纤维膜。接枝度为84.8%的18C6-g-18C6PI纳米纤维膜的冠醚固定容量高达2.17 mmol g^?1。动态吸附实验表明该膜具有单层化学吸附特性，且对Cs⁺表现出卓越选择性和循环稳定性。