Электрокинетические свойства и морфология нанокомпозитных материалов на основе сульфокатионитовых мембран и полианилина

• Автор: Шкирская, Светлана Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

1 Электрокинетические и морфологические свойства

нанокомнозитных .материалов на основе сульфокатионитовых мембран и полианилина

1.1 Наноразмерные композиты на основе ионообменных мембран и электронпроводящих полимеров
1.2 Электрокинетические явления в сульфокатионитовых ионообменных мембранах и характеризация мембранных
материалов

1.3. Явления электроосмоса в мембранных системах

1.4 Теоретическое описание электротранспорта воды в

ионообменных мембранах

2 Объекты исследования и методики эксперимента.
2.1 Объекты исследования и их физикохимические характеристики.
2.2 Химический темплатный синтез полианилина в матрице перфторированной сульфокатионитовой мембраны МФ4СК
2.3 Методика контролируемого насыщения ионообменных мембран ионами ТБА
2.4 Методы исследования электротранспортных
характеристик.
2.4.1 Методика определения электроосмотической проницаемости
2.5 Методы исследования структуры композитных мембран.
2.5.1 Метод контактной эталонной порометрии
2.5.2 Атомносиловая микроскопия.
2.5.3 Сканирующая электронная микроскопия
3 Электрокинетические свойства и морфология объемномодифицированных композитных мембран МФ4СКПАн.
Перенос воды с протоном
3.1. Влияние технологии изготовления и условий
кондиционирования на электроосмотическую проницаемость и
электропроводность ионообменных мембран.
3.2 Модельное описание электроосмотического переноса воды с ионами и п
3.3 Равновесное распределение воды в структуре перфорированных мембран при насыщении их органическими азотсодержащими компонентами.
3.4 Исследование элекгроосмотических и проводящих свойств мембран МФ4СК и объемномодифицированных нанокомпозитов МФ4СКПАн в растворе С1
3.5 Электротранспорт воды с протоном в нанокомпозитных мембранах МФ4СКПАн
3.6 Взаимосвязь электроосмотической проницаемости с проводящими и селективными свойствами нанокомпозитных
материалов
4 Особенности электротранспортных свойств и морфология анизотропных мембран поверхностно модифицированных нол ианил ином.
4.1 Микрофотографии поверхности и срезов по данным методов оптической микроскопии
4.2 Особенности транспортных и равновесных свойств поверхностномодифицированных мембран
4.3 Барьерный эффект анизотропных мембран
4.4 Морфология поверхности анизотропных мембран.
Выводы.
Список использованных источников


Применение. Экология. Туапсе, Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации Москва, . Доклады по результатам диссертации, сделанные на конференциях в Туапсе г. МГУПП Москва г. Разработка нанокомпозитных мембран, экспонированных на Международной ярмарке высоких технологий Шеньчжень, Китай и на V Международной выставке наноиндустрии Москва, Россия, отмечена дипломами и медалью. Публикации. Основное содержание диссертационного исследования отражено в печатных работах, из которых приведены в автореферате, в том числе 6 статей и тезисов докладов. Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка обозначений и сокращений и списка цитируемой литературы. Материал диссертации изложен на 0 страницах машинописного текста, включает рисунков, таблиц, список литературы 7 наименований и акты об использовании результатов. В настоящее время заряженные синтетические мембраны, обладающие хорошей проводимостью и селективностью, используются как разделительные диафрагмы в электромембранных реакторах электродиализаторах, источниках тока, электролизерах, в сенсорных устройствах , , , 6. Электромембранные процессы являются экологически безопасными и связаны с небольшими затратами электроэнергии. Эффективность электромембранных процессов определяется комплексом физикохимических характеристик и электротранспортных свойств ионообменных мембран, которые работают в условиях внешнего электрического поля при одновременном изменении концентрации и состава раствора, а в ряде случаев температуры 6, . Существует большое число коммерческих ионообменных материалов, производимых различными фирмами. Вместе с тем продолжаются интенсивные поиски синтеза мембран новых поколений и приемов их модифицирования с целью получения образцов с более совершенной структурной организацией, более широкими функциональными возможностями и с заданными свойствами. Композитные материалы на основе перфорированных сульфокатионитовых мембран и полианилина обладают необычными физикохимическими свойствами, зависящими от параметров синтеза и степени окисления полианилина в наноразмерных полостях базовой полимерной матрицы , 4, 3, 5. Полианилин относится к классу органических металлов благодаря его электронной проводимости в сочетании с преимуществами синтетических полимеров. Блочная структура полианилиновых цепей и способность переключения в проводя щее допированное и непроводящее состояние придает ему свойства химической памяти. Слишком широкие области применения полианилина и мембранных композитов с полианилином создают определенные трудности для выбора разумного компромисса между электротранспортными и структурными свойствами материала в той или иной конкретной области использования. Несмотря на большое число исследований электрохимии полианилина 1, , , , , 6, 2, до сих пор практически не исследованной остается проблема влияния нейтрального компонента воды на формирование морфологии и транспортные свойства полученных композитов с полианилином. Ионообменные мембраны являются идеальным материалом для синтеза композитов, содержащих в матрице электроактивные полимеры , , , 0, 4, 1, 2, 1. Перенос зарядов в ионообменных мембранах происходит благодаря движению одного вида ионов противоионов, которые компенсируют заряд фиксированных ионов на полимерной матрице. Это свойство позволяет считать их полимерными электролитами, или ионными полимерами 2. Подвижные ионы перемещаются внутри мембраны в структурных полостях, заполненных водой или раствором электролита. Вместе с ионами переносится определенный объем воды, что выражается таким свойством, как электроосмотичсская проницаемость мембраны или число переноса воды. При синтезе композита, когда в структуре мембраны появляется такой полимер, как полианилин, происходит структурная перестройка транспортных путей в базовой матрице, так как получается новый материал полимер в полимере. Учитывая наноразмерный характер структурных полостей, такой материал является наноструктурированным, т.