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反应催化和产物分离是化学反应的两个基本步骤。膜催化反应器能促使反应物转变为产物，而膜分离反应器能帮助产物从反应体系中分离出来，促进反应的正向进行。但目前，同时具备反应催化和产物分离功能的膜器件却未见报道。

近日，一种纳米银修饰的聚偏氟乙烯纳米纤维两面神滤膜，实现了液相催化+产物萃取二合一的设想。这种材料由来自佛山科学技术学院的苗磊博士和加拿大女皇大学（Queen‘s University）的刘国军教授课题组共同研发。该两面神滤膜以聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维膜为基材制备得到。滤膜的单侧沉积了银纳米粒子，同时保留了部分PVDF纳米纤维区（图1左）。滤膜的银沉积区和膜背面呈现显著的亲疏水特性（图1右）。

图1 两面神滤膜亲/疏水面的实物照片（左）和接触角照片（右）

该滤膜的制备简单易行。首先静电纺丝得到PVDF纳米纤维膜，其次利用静电喷雾选择性的在膜表面沉积SnCl2，再通过AgNO3溶液浸泡，原位还原得到银纳米粒子，最后150 oC轻度烧结20 min，固定银纳米粒子。

对硝基苯酚在硼氢化钠作用下的经典还原反应被用来测试两面神滤膜的催化性能。该反应在膜的亲水侧进行；反应完毕后，在反应体系中加入乙酸乙酯，利用膜亲水侧预先保留的PVDF区，产物对氨基苯酚就可以被乙酸乙酯萃取至膜的疏水侧（图2）。实验证实，该两面神滤膜在经历7次催化或7次油相分离后，催化性能和油通量依然稳定。在最佳反应浓度下，利用2倍于反应液体积的乙酸乙酯，就可以将90%以上的产物萃取出来。相关研究发表于ACS Applied Materials & Interfaces。

图2 两面神催化反应分离器的应用：A）左池进行对硝基苯酚的催化还原；B）催化反应进行90 min后；C）左池加入10 mL乙酸乙酯；D）加入乙酸乙酯10 min后。

全文链接:

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acsami.8b20759

来源：高分子科学前沿

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最后编辑时间为: 2020-03-24 00:57 Tuesday