Физико-химические свойства протонпроводящих систем на основе пористых стекол

• Автор: Любавин, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава I Литературный обзор.

Л. Пористое стекло способы получения и структура

1.1.1. Процессы ликвации в стеклах как основная стадия

получения ПС

1.1.2. Ликвация в двухкомпонентпых системах.

1.1.3 Ликвация в трехкомпонентных сис темах

1.1.4. Влияние термической обработки в температурной области купола ликвации на размеры областей натрмевоборатной

и кремнеземной микрофаз

1.1.5. Кислотная проработка выщелачивание и ее влияние

на структуру ПС.
1.1.6. Влияние условий щелочной обработки на структуру ПС.
1.2. Материалы с протонной электропроводностью
1.2.1. Перфторсульфоновые мембраны типа Маюн.
1.2.2. Протонная проводимость оксокислот
1.2.3. Протонпроводящие мембраны на основе ортофосфорной кислоты
1.2.4. Протонная проводимость в твердых солевых системах
и композитах на их основе.
Глава II. Получение кремнеземных мембран с заданной пористой
структурой
.1. Методика эксперимента.
.1.1. Получение пористых стекол.
.1.2. Определение пористости и плотности пористых стекол
.1.3. Измерения изотерм адсорбции воды
.1.4. Определение радиуса пор широкопористых ПС методом
Дерягина.
II. 1.5. Определение удельной поверхности ПС
II.2. Результаты и их обсуждение
ГЛАВА III. Исследование протонной проводимости
модифицированных пористых стекол.
III.1. Методика экспериментов.
Ш.2. Элекгропроводность пористых стекол, насыщенных
растворами серной кислоты
II 1.3. Температурная зависимость электрической проводимости
ортофосфорной кислоты в порисгом стекле.
Ш.4. Исследование твердых электролитов на основе ПСмсмбран,
модифицированных дигидроортофосфатом аммония
1Н.5. Твердые электролиты на основе ПСмембран,
модифицированных дигидрофосфатом цезия
Список литературы


Пористые стекла ПС, обладающие сквозными наноразмерными каналами, широко используются в качестве носителей для получения и стабилизации в них широкого круга гостевых веществ. Однако до начала наших исследований ПС не привлекли должного внимания в качестве носителей для капсулирования соединений с протонной электропроводностью кроме того, именно в случае массивных ПС оставались недостаточно надежно изученными условия, обеспечивающие возможность управления их пористой структурой. Цель работы заключалась в определении физикохимических условий регулирования структурных параметров мембран из пористого стекла и исследовании полученных на их основе материалов с протонной элекгропроводностью. Ю00С твердых электролитов на основе широкопористых стекол с капсулированным дигидроортофосфатом цезия. Показано, что в качестве действенного фактора регулирования пористой структуры ПСмембран, может быть использована температура предварительного отжига пластин натриевоборосиликатного стекла. Установлено, что протонная электропроводность ПСмембран, модифицированных серной кислотой, пропорциональна величине объемной пористости носителей и достигает высоких значений сг 0. Смсм при комнатной тем Iюратуре. В результате исследования температурной зависимости протонной электропроводности масс, раствора ортофосфорной кислоты в серии ПС предложен способ насыщения широкопористых мембран обезвоженной кислотой, обеспечивающий проводимость на уровне КГ4 3 Смсм в интервале температур 00С. Совокупность экспериментальных результатов и проведенных оценок указывает на возможность формирования монослоя д и гидроортофосфата аммония на стенках каналов ПС и определяющем его вкладе в измеряемые значения протонной электропроводности. Показано, что электропроводность широкопористых ПСмембран, модифицированных раствором состава СэНгРСУ . Н3РО4, плавно возрастает в интервале температур 0К0С и заметно превосходит значения для известных систем на основе дигидроортофосфата цезия. Теоретическая значимость. Результаты физикохимического исследования возможностей направленного регулирования структуры ПСмембран и протонной проводимости материалов на их основе развивают представления о размерных особенностях состояния и свойств веществ, капсул ированных в наноструктурированном пространстве пористых носителей, и способствуют расширению арсенала принципов и методов направленного синтеза. Практическая ценность результатов. Разработка способов получения ПСмембран с регулируемой пористой структурой обеспечивает широкие возможности их применения во многих областях науки и техники. Полученные на основе ПСмембран протонпроводящие материалы могут быть использованы в практике усовершенствования известных и создания новых низко и среднегемпературных топливных элементов. ПСмембран, насыщенных раствором состава СэНгРОУРбИзРО. К0С и заметно превосходит значения для известных систем на основе ди гидроортофосфата цезия. Личный вклад автора состоял в выполнении синтезов Г1С и материалов на их основе, проведении экспериментов и измерений, анализе и обобщении полученных результатов. Апробация работы. Результаты исследований доложены на й Всероссийской научнопрактической конференции с международным участием Актуальные проблемы модернизации химического образования и развития химических наук СанктПетербург, апреля г. IV Всероссийской конференции с международным участием Химия поверхности и нанотехнология СанктПетербург Хилово, сентября 4 октября г. XXIX Российской школе Наука и технологии, посвященном летию со дня рождения акад. В.П. Макеева г. Миасс, июня г. Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 3 статьях и 3 тезисах докладов на конференциях. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы наименований и приложения. Работа изложена на 9 страницах, включает рисунков и таблиц. Диссертационное исследование выполнено по плану ПИТ5 РГПУ им. А.И. Герцена в рамках научного направления Физическая химия конденсированных сред и их поверхностей.