质子化、羟胺化和肼化对g-C3N4在Matrimid?/g-C3N4膜性能中的影响

摘要： 持续改进聚合物膜性能的挑战之一在于开发新型化学改性填料，例如富氮二维纳米材料。石墨相氮化碳（g-C3N4）作为这类填料的新成员已引起显著关注。已知质子化处理能赋予其理想功能特性，从而为不同应用构建独特结构。本研究通过将质子化g-C3N4掺杂入Matrimid?制备混合基质膜，发现当填料掺杂量为0.5 wt%时，CO2/CH4选择性最高提升36.9%，显著改善了气体分离性能。为进一步增强g-C3N4对复合膜性能的贡献，还尝试采用氧等离子体处理和单水合肼处理作为质子化的替代方案。氧等离子体处理的羟胺化作用使CO2/CH4选择性最高提升52.2%（2 wt%掺杂量时），O2/N2选择性最高提升26.3%（0.5 wt%掺杂量时）。肼化处理对CO2/CH4分离的提升效果较弱，最高仅达11.4%。本研究表明，化学改性的g-C3N4有望作为添加剂用于改良Matrimid?及其他膜材料的表面性能。