Золь-гель синтез і дослідження властивостей сульфовмісних полімер-неорганічних мембран

2017;
pp. 325-332
1
L. M. Litvinenko Institute of Physical-Organic Chemistry and Coal Chemistry
2
L. M. Litvinenko Institute of Physical-Organic Chemistry and Coal Chemistry
3
L. M. Litvinenko Institute of Physical-Organic Chemistry and Coal Chemistry
4
Національний університет “Львівська політехніка”

Синтезовано гібридні полімер-неорганічні мембрани на основі акрилових мономерів (у тому числі таких сульфовмісних) та наночастинок кремнезему, сформованих у результаті in situ золь-гель перетворення тетраетоксисилану (ТЕОС). Досліджено сорбційні характеристики мембран з різним вмістом сульфогруп і зшиваючого агента – N,N’- метиленбісакриламіду для початкової стадії процесу дифузії парів води та розраховано коефіцієнти дифузії парів води у мембранах. Одержані нанокомпозитні мембрани характеризуються однорідною структурою, що підтверджено методом скануючої електронної мікроскопії.

Hybrid polymer-inorganic membranes based on acrylic monomers (including those with sulfogroups) and silica nanoparticles formed in in situ tetraethoxysilane (TEOS) sol-gel reaction were synthesized. Sorption characteristics of membranes with different content of coupling agent N,N’-methylenebisacrylamide composition have been investigated for the initial stage of the process. Diffusion coefficients of water vapour into membrane structure were calculated. The obtained nanocomposite membranes have homogeneous structure, what is confirmed by scanning electron microscopy.

1. Волков В.В., Мчедлишвили Б.В., Ролдугин В.И. и др. Мембраны и нанотехнологии // Российские нанотехнологии, 2008, Т. 3, № 11-12, c. 67-99. 2. Jones D.J., Roziere J. Inorganic-organic Composite Memebranes for PEM Fuel Cells // Handbook of Fuel CellsFundamentals, Technology and Applications / eds W. Vielstich, H.A.Gasteiger, A. Lamm. Vol. 3: Fuel Cell Technology and Applications. New York: John Wiley and Sons Ltd., 2003. p. 447–455. 3. Фоменков А.І., Пінус І.Ю., Перегудов А.С. та ін. Протонная проводимость полиариленэфиркетонов с разной степенью сульфирования и ее повышение введеним нанодисперсного кислого фосфата циркония // Высокомол. соед. Сер. Б., 2007, Т. 49, № 7, с. 1299-1305. 4. Thomassin J.M., Koller J., Caldarella G et al. Beneficial effect of carbon nanotubes on the performances of Nafion membranes in fuel cell applications. // J. Membr. Sci., 2007, V. 303. Iss.1-2. p. 252. 5. Воропаева Е.Ю., Стенина И.А., Ярославцев А.Б. Транспортные свойства мембран МФ-4СК, модифицированных гидратированным оксидом кремния // Ж. неорган. химии, 2008, Т. 53, 10, c. 1637-1642. 6. Kato M., Katayama S., Sakamoto W. et al. Synthesis of organosiloxane-based inorganic/organic hybrid membranes with chemically bound phosphonic acid for proton-conductors // Electrochim. Acta., 2007, V. 52, Iss. 19, p. 5924-5931. 7. Tamaki R., Chujo Y. Synthesis of poly(vinyl alcohol) silica-gel polymer hybrids by in-situ hydrolysis method // Appl. Organometal. Chem., 1998, 12 (10-11), p. 755-762. 8. Tamaki R., Samura K., Chujo Y. Synthesis of polystyrene and silica-gel polymer hybrids via pi-pi interactions // Chem. Commun., 1998, 10, p. 1131-1132. 9. Xi J, Wu Z, Qiu X. et al. Nafion/SiO2 hybrid membrane for vanadium redox flow battery // Journal of Power Sources, 2007, 166:531–6. 10. Wu D, Xu T, Wu L, Wu Y. Hybrid acid-base polymer membranes prepared for application in fuel cells // Journal of Power Sources, 2009, 186:286-92. 11. Kim D.S., Liu B., Guiver M.D. Influence of silica content in sulfonated poly(arylene ether ether ketone ketone) (SPAEEKK) hybrid membranes on properties for fuel cell application // Polymer. 2006, V. 47, p. 7871-7880. 12. Мамуня Є.П., Юрженко М.В., Лебедєв Є.В. та ін. Електроактивні полімерні матеріали. Київ, 2013, 397 c.