Особенности ионного транспорта в фосфорновольфрамовой гетерополикислоте, её солях и композитных мембранах на их основе

• Автор: Чикин, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Список сокращений
Введение
1. Литературный обзор
1Л Гетерополисоединения: структура и свойства
1Л Л Структура гетерополианиона
1Л .2 Термическая стабильность гетерополисоединений.
Кристаллогидраты
1.1.3 Самоорганизация структур на основе гетерополисоединений. Морфология
1.2 Гетерополисоединения как протонные проводники
1.2.1 Низкотемпературные протонные проводники. Механизмы протонной проводимости
1.2.2 Протонная проводимость гетерополисоединений
1.2.3 Протонообменные мембраны на основе гетерополисоединений
1.3 Гетерополисоединения как катализаторы
1.4 Применение гетерополисоединений в низкотемпературных
электрохимических устройствах
1.5 Заключение
2. Экспериментальная часть
2.1 Методы исследования
2.1.1 Рентгенофлуоресцентный анализ
2.1.2 Локальный рентгеноспектральный анализ
2.1.3 Синхронный термический анализ
2.1.4 Гравиметрия
2.1.5 Титрование по методу Фишера
2.1.6 Рентгенофазовый анализ

2.1.7 Сканирующая электронная микроскопия
2.1.8 Ядерный магнитный резонанс
2.1.9 Колебательная спектроскопия
2.1.10 Измерение удельной поверхности (метод БЭТ)
2.1.11 Импедансная спектроскопия. Определение энергии активации проводимости
2.1.12 Ядерный магнитный резонанс с импульсным градиентом магнитного поля. Определение коэффициентов самодиффузии
2.1.13 Потенциометрия. Электрокатализ. Измерения в полуячейке
2.2 Методы получения исследуемых соединений и материалов
2.2.1 Синтез кислых и средних солей фосфорновольфрамовой гетерополикислоты
2.2.2 Получение композитных мембран на основе гетерополисоединений
2.2.3 Получение каталитических материалов на основе гетерополисоединений
2.3 Сборка и испытание электрохимических устройств на основе гетерополисоединений
2.3.1 Получение мембранно-электродных блоков с мембранами на основе ГПС
2.3.2 Испытания МЭБ в модельном топливном элементе
3, Результаты и их обсуждение
3.1 Морфология и свойства гетерополисоединений
3.1.1 Кристаллогидраты фосфорновольфрамовой кислоты
3.1.2 Структура растворимых и нерастворимых солей ФВК
3.1.3 Протонная проводимость кислых и средних нерастворимых солей

3.1.4 Сравнение протонной проводимости растворимых и нерастворимых солей
3.1.5 Проводимость солей с различной морфологией
3.2 Композитные мембраны на основе гетерополисоединений
3.2.1 Состав и структура мембран на основе
гетеро полисоединений
3.2.2 Протонная проводимость мембран на основе гетерополисоединений
3.3 Применение гетерополисоединений в электрохимических устройствах
3.3.1 МЭБ на основе мембран с гетерополисоединениями
3.3.2 Электрокаталитическая активность материалов Р1/ГПС
4. Выводы
5. Список литературы

иономера с раствором или дисперсией допанта с последующим поливом мембраны, 2) формирование неорганических частиц в матрице мембраны, 3) пропитка полимерной матрицы раствором допанта.
Для композитных мембран на основе полимерных ПОМ и ГПС основным методом их получения является предварительное смешивание растворов иономера и допанта, с последующим поливом мембраны на подложке.
Поскольку сами Нафион-подобные матрицы являются гидролитически стабильными и на их деструкцию вводимые добавки практически не влияют, то гидролитическая стабильность модифицированных мембран в этом случае определяется в основном вымыванием модифицирующей компоненты из мембраны в ходе ее работы.
Хотя ГПК хорошо растворимы в воде, в ряде работ наблюдается высокая гидролитическая стабильность таких композитных материалов [52,53]. Напротив, детальное исследование в более поздних работах мембран с высоким содержанием ФВК (25-30 масс. %) показало, что ГПС практически полностью вымываются из мембраны при их выдерживании в воде [54]. Увеличение гидролитической стабильности мембран было достигнуто за счет введения ГПС в виде комплексов с гидратированным диоксидом кремния [55-61] и в виде цезиевых солей [54, 62-65]. Если в случае цезиевых солей гидролитическая стабильность обусловлена их низкой растворимостью, то для комплексов с 8Ю2 на основании ИК-спектроскопии показано, что стабилизация композитной мембраны достигается за счет взаимодействия ГПК с носителем [59].
Введение ГПС сопровождается уменьшением термической стабильности перфторированной полимерной матрицы, которое обусловлено снижением температуры начала деградации сульфосодержащих групп, что может быть связано с высокой окислительной активностью