Особенности электротранспортных и структурных свойств нанокомпозитов на основе перфторированных мембран МФ-4СК и полианилина

• Автор: Кубайси, Анна Абдул-Рахмановна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

1 Композитные материалы с электроиноииым типом проводимости.

1.1 Электроактивные полимеры.

1.1.1 Проводящие полимеры полианилин. Получение, свойства, строение.

1.1.2 Теория переноса заряда в проводящих полимерах.

1.1.3 Направления использования электроннроводящих полимеров

1.2 Темплатные матрицы на основе перфторированных

I сульфокислотных мембран.

1.2.1 Получение, структурные особенности и свойства перфторированных сульфокатиоиитовых мембран
1.2.2 Система транспортноструктурных параметров для описания электромассопереноса в перфторированных мембранах.
1.2.3 Направления использования перфторированных
сульфокатиоиитовых мембран
1.3 Наноразмерные композиты на основе ионообменных мембран и электрон
проводящих полимеров
1.3.1 Электрохимический темплатный синтез композитов на основе перфторированных сульфокатиоиитовых мембран и полианилина.
1.3.2 Химический синтез анизотропных композитов на основе катионообменных мембран и полианилина.
1.4 Металлополимерные нанокомпозиты
1.4.1 Проводящие свойства металлополимериых композитов
2 Объекты исследования и методики эксперимента.
2.1 Объекты исследования и их физикохимические характеристики.
2.2 Химический темплатный синтез полианилина в матрице перфорированной
сульфокатионитовой мембраны МФ4СК
2.3 Синтез полианилина в растворе
2.4 Химический темплатный синтез платины в матрице перфорированной мембраны МФ4СК
2.5 Определение массовой доли воды в ионообменных мембранах
2.6 Определение обменной мкости ионообменных мембран
2.7 Кондуктометрические методы исследования
2.7.1 Измерение электропроводности растворов методом стандартной
ячейки.
2.7.2 Измерение сопротивления ионообменных мембран ртутноконтактным методом.
2.7.3 Измерение сопротивления ионообменных мембран методом полосы
на постоянном токе.
2.7.4 Исследование ионообменных мембран методом импедаисной спектроскопии
2.8 Исследование диффузионной проницаемости ионообменных мембран
2.9 Исследование спектральных характеристик композитных мембран.
I 2. Методы исследования структуры композитных мембран.
Сканирующая электронная микроскопия.
Метод контактной эталонной порометрии.
3 Химический темплатпый синтез композитных мембран ПАнМФ4СК
3.1 Механизм полимеризации анилина в матрице МФСК
3.2 Исследование сорбционных явлений в мембранной системе МФ4СКрастворы электролитов для синтеза.
3.2.1 Изучение кинетики сорбции рабочих растворов мембраной МФ4СК
кондуктометрическим методом
3.2.2 Определение константы ионообменного равновесия в системе МФ4СКраствор анилина в кислоте
3.2.3 Изучение кинетики сорбции рабочих растворов мембраной МФ4СК радиоизотопиым методом.
3.2.4 Изучение сорбционных явлений в мембранной системе МФ4СКрастворы электролитов гравиметрическим методом.
3.3. Влияние параметров синтеза на физикохимические свойства композитных мембран ПАнМФ4СК
3.3.1 Влияние природы и концентрации инициатора полимеризации на
спектральные характеристики мембран ПАнМФ4СК.
3.3.2 Влияние времени синтеза на электротранспортные и структурные свойства мембран ПАнМФ4СК
3.3.3 Синтез и электротранспортные свойства анизотропных мембран на основе МФ4СК и полианилина
4 Эффекты электронной проводимости композитов ПАнМФ4СК
4.1 Исследование проводящих свойств мембран МФ4СК на разных стадиях синтеза полианилина
4.2 Влияние времени синтеза на электропроводность композитных мембран ПАнМФ4СК и РШФ4СК в растворах Н.
4.3 Исследование морфологии композитных мембран ПАнМФ4СК и Р1МФ4СК
4.4 Вода в нанокомпозитных мембранах ПАнМФ4СК.
5 Характеризация композитных мембран ПАнМФ4СК.
5.1 Исследование концентрационных зависимостей удельной электропроводности мембран МФ4СК и ПАнМФ4СК в растворах 1 и Н.
5.2 Исследование концентрационных зависимостей диффузионной проницаемости мембран МФ4СК и ПАнМФ4СК в растворах и Н
5.3 Особенности электротранспортных свойств композитов ПАиМФ4СК в форме перниранилина в растворах Н
5.3.1 Расчт транспортноструктурных параметров мембран
5.3.2 Взаимосвязь проводящих и селективных свойств.
5.4 Механизм проводимости композитных мембран ПАнМФ4СК
Выводы
Список использованных источников


Получен новый полимерный материал с электронноионной проводимостью, имеющий оптимизированный набор физикохимических характеристик для применения в топливных элементах и сенсорных устройствах. Результаты работы используются в ОАО Пластполимер для модифицирования перфторированных мембран. Разработанная методика синтеза полианилина в матрице перфорированной мембраны МФ4СК внедрена в учебные курсы по дисциплинам специализации на кафедре физической химии Кубанского государственного университета. Апробация работы. I Vii, i, Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология. Мембраны Москва, Физикохимические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах. Фагран, Фагран Воронеж, , , Совершенствование технологии гальванических покрытий Киров, и Всероссийской конференции с международным участием Ионный перенос в органических и неорганических мембранах Краснодар, . Публикации. Основное содержание диссертационного исследования отражено в печатных работах, из которых приведены в диссертационной работе, в том числе 5 статей и тезисов докладов. Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка обозначений и сокращений и списка цитируемой литературы. Материал диссертации изложен на 0 страницах машинописного текста, включает рисунка, таблиц, список литературы 0 наименований и акты об использовании. В последние годы XX века, когда чрезвычайно обострилась экологическая ситуация во многих странах мира, усилия исследователей были направлены на разработку новых полимерных материалов и высоких технологий по переработке различных химических веществ, в том числе с целью получения деминерализованной воды, кислот и щелочей, а также разработку различных электрохимических реакторов топливных элементов, биосенсоров, искусственных органов, изолирующих материалов. Во всех этих областях необходимы полимерные заряженные пленки, которые обладают хорошей термической и химической устойчивостью и в то же время хорошо проводят электрический ток. Такими свойствами обладают полимерные пленки с электронной проводимостью и ионообменные мембраны с ионной, униполярной проводимостью. Композиты на их основе, обладающие смешанной проводимостью, применяются в топливной энергетике, биоэлектрохимии, полимерной микроэлектронике, в сепарационных, газоразделительных процессах, электрохромных, сенсорных устройствах и электрокаталитических системах 1. Стремительно расширяется применение заряженных мембран для создания так называемых синтетических металлов, т. Эти композиты являются объектами исследования, как кинетики электродных процессов, так и электрохимии полимерных мембран , . Совмещение электронироводящих объектов например, металлов и Аи, Ад, Си, 1, Сг, Ре, А1 и др. УгОз, 1П2О3 или органических соединений с металлической проводимостью, в частности, коллоидных частиц полипиррола, полианилина размером 0 нм и полимера путем введения проводящих частиц наполнителя в полимерную матрицу является одним из основных условий получения электропроводящих композиционных материалов. Количество вводимого в матрицу наполнителя в зависимости от способа получения композита может достигать об. Пространственное распределение наполнителя в матрице условно можно описать различными структурами рис. Рисунок 1. Это один из примеров систем полимер в полимере или гостьхозяин. При этом гостем являются цепи электроактивного полимера или частицы металлов, образующие наноструктуру в каналах базовой полимерной матрицы хозяина 3. На эффективность электропроводящих свойств полимерных композитов большое влияние оказывает характер взаимодействия наполнительполимер. В отличие от массивного тела например, в несплошных металлических средах, когда расстояния между частицами значительно превышают межатомные существенную роль начинают играть природа промежутков между частицами и структурное разупорядочение границ. Энергия активации проводимости зависит от многих параметров среды, в том числе морфологических, таких как средние размеры частиц наполнителя и расстояние между ними.