Эффекты, связанные с равновесным распределением ионов в низкомолекулярных ионных жидкостях и полиэлектролитных гелях : теоретическое исследование

• Автор: Аэров, Артём Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.06, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Содержание
Введение.

1. Обзор литературы.

1.1 Свойства ионных жидкостей.

1.2 Теоретические исследования и компьютерное

моделирование жидкостей, содержащих ионы

1.3 Получение пористых гелей и их свойства.

2. Объяснение высокой растворяющей способности ионных жидкостей.

3. Исследование фазовой границы между ионной

жидкостью и неионной жидкостью.

3.1 Бинодаль исследуемой смеси.

3.2 Модель межфазной границы.
3.3 Результаты расчетов
4. Микрофазное расслоение в смеси
ионная жидкосз ьнсионная жидкость.
5. Распределение мультивалентных ионов между порами и сеткой пористого нолиэлектролитного геля
типа швейцарского сыра.
5.1 Модель системы. .
5.2 Полученные результаты.
Выводы.
Благодарности.
Приложение 1.
Свободная энергия контактов молекул трхкомпонентной смеси в случае наличия градиента концентрации.
Приложение 2.
Добавка к свободной энергии гомогенной смеси ионной жидкости с неионной жидкостью, обусловленная флюктуацией концентраций компонентов.
Список литературы


Тем не менее, перспективность использования таких систем в нанотехнологиях не вызывает сомнения. Чтобы дополнительно подтвердить возможность образования микрогетерогенной смеси ИЖНЖ, заявленную в третьей главе, в четвертой главе настоящей диссертации проводится исследование возможности микрофазного расслоения гомогенной смеси ИЖНЖ с использованием другого метода приближения случайных фаз. Полученные в обеих главах результаты согласуются. В последней главе настоящей диссертационной работы исследуется распределение различных ионных примесей между порами и сеткой полиэлектролитного геля типа швейцарского сыра, погружнного в раствор, содержащий эти примеси. Гелем типа швейцарского сыра называется гель, содержащий одинаковые шаровые поры, распределнные равномерно по его объму. Данная часть работы также имеет отношение к нанотехнологиям. Дело в том, что если какаято примесь концентрируется исключительно в порах геля и способна участвовать в некоторой реакции, то эта реакция будет идти только в них. Таким образом, каждая нора выступает в роли нанореактора, а весь образец геля в роли массива нанорсакторов. Важная особенность такого массива нанореакторов, состоит в том, что они являются мягкими, то есть реакцией, проходящей в них, можно управлять. А именно, состояние геля можно изменять с помощью внешнего воздействия, такого как изменение состава растворителя, в который он погружен, или температуры системы. Изменение же состояния геля его набухание или коллапс приводит к изменению равновесных значений концентраций реагирующих в его порах веществ, что влияет на скорость реакции. Изучение в рамках решточного подхода ФлориХаггинса влияния характера взаимодействий катиона и аниона ИЖ, возникающих при их соприкосновении, на растворяющую способность ИЖ. Исследование свойств межфазной границы, разделяющей ИЖ и НЖ. А именно, определение поверхностного натяжения этой границы и профилей концентрации компонентов системы в е окрестности. Установление зависимости свойств межфазной границы от характера взаимодействия катионов и анионов ИЖ с нейтральными молекулами. Поиск такого соотношения параметров, описывающих взаимодействия катионов ИЖ, анионов ИЖ и нейтральных молекул, мри котором в смеси ИЖЫЖ становится возможным образование микрогетерогенной структуры. Изучение распределения ионных примесей между порами и полимерной сеткой пористого полиэлекгролитного геля типа швейцарского сыра. А именно, сравнение распределений ионных примесей, имеющих различные соотношения количества катионов к количеству анионов, и исследование влияния на эти распределения размера пор. НЖ. Предположительно, именно в этом и заключается причина высокой растворяющей способности многих ИЖ. В окрестности межфазной границы ИЖ и НЖ образуется двойной электрический слой, энергия которого тем выше, чем выше разница сродства катионов ИЖ и анионов ИЖ к нейтральным молекулам. Если эта разница велика, то толщина границы не зависит от сродства ИЖ к НЖ. Если ИЖ плохо совместима с НЖ, то толщина межфазной границы уменьшается с уменьшением разницы сродства катионов ИЖ и анионов ИЖ к нейтральным молекулам. Если же ИЖ и НЖ близки к смешиванию наоборот. Поверхностное натяжение межфазной границы между ИЖ и НЖ уменьшается с увеличением их совместимости, а также с увеличением разницы сродства катионов ИЖ и анионов ИЖ к нейтральным молекулам, и может достигнуть нуля. Если разница сродства катионов и анионов ИЖ к нейтральным молекулам выше некоторой пороговой величины, то в смеси ИЖПЖ возможно образование микрогетерогенной структуры. Эта пороговая величина тем больше, чем меньше совместимость ИЖ и НЖ. Исследовано распределение ионов примеси между порами и сеткой полиэлсктролитного геля типа швейцарского сыра. Показано, что ионы, заряженные одноимнно с сеткой геля, концентрируются исключительно в его порах. Эффект выражен тем сильнее, чем больше размер пор и, чем большее количество контрионов приходится на один такой ион. Результаты представленной диссертационной работы были опубликованы в виде четырх статей в реферируемых научных журналах.