Фізична сорбція молекулярного водню мікропористими органічними полімерами

1
Lviv Polytechnic National University
2
Ivan Franko National University of Lviv
3
Ivan Franko National University of Lviv
4
Ivan Franko National University of Lviv
5
Ivan Franko National University of Lviv
6
Ivan Franko National University of Lviv

В огляді описані зшиті та гіперзшиті полімери, як матеріали з високою площею поверхні для адсорбції великої кількості молекулярного водню. Зшиті поліанілін та поліпіррол використані як приклади адсорбції водню мікропористими органічними полімерами. Висвітлено основну причину фізичної сорбції, що відбувається в мікропористих органічних полімерів, а також виклики на шляху налаштування значення ентальпії адсорбції водню в межах 15–20 кДж/моль Н2.

[1] Callini E., Atakli Z., Hauback B. et al.: Appl. Phys. A, 2016, 122, 353. https://doi.org/10.1007/s00339-016-9881-5
[2] Klerke A., Christensen C., Nørskov J., Vegge T.: J. Mater. Chem., 2008, 18, 2304. https://doi.org/10.1039/B720020J
[3] Germain J., Frechet J., Svec F.: Small, 2009, 5, 1098. https://doi.org/10.1002/smll.200801762
[4] Zavaliy I., Yelon W., Zavalij P. et al.: J. Alloy. Compd., 2000, 309, 75. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(00)00899-9
[5] Zavaliy I., Černý R., Kovalchuck I., Saldan I.: J. Alloy. Compd., 2003, 360, 173. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(03)00376-1
[6] Saldan I., Frenzel J., Shekhah O. et al.: J. Alloy. Compd., 2009, 470, 568. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.03.050
[7] Saldan I., Kovalchuk I., Zavalii I.: Mater. Sci., 2003, 39, 545. https://doi.org/10.1023/B:MASC.0000010933.80070.a9aszszZ
[8] Saldan I., Dubov Yu., Ryabov O., Zavalii I.: Mater. Sci., 2006, 42, 634. https://doi.org/10.1007/s11003-006-0127-0
[9] Saldan I., Burtovyy R., Becker H.-W. et al.: Int. J. Hydrogen Energ., 2008, 33, 7177. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2008.09.002
[10] Saldan I.: J. Solid State Electrochem., 2010, 14, 1339. https://doi.org/10.1007/s10008-009-0974-3
[11] Sing K., Williams R.: Adsorp. Sci. Technol., 2004, 22, 773. https://doi.org/10.1260/0263617053499032
[12] Kaneko K., Shimizu K.: J. Chem. Phys., 1992, 97, 8705. https://doi.org/10.1063/1.463389
[13] Germain J., Hradil J., Frechet J., Svec F.: Chem. Mater., 2006, 18, 4430. https://doi.org/10.1021/cm061186p
[14] Bhatia S.: Langmuir, 2006, 22, 1688. https://doi.org/10.1021/la0523816
[15] Wang Q., Johnson J.: J. Chem. Phys., 1999, 110, 577. https://doi.org/10.1063/1.478114
[16] Villarroel-Rocha J., Barrera D., Sapag K.: Micropor. Mesopor. Mat., 2014, 200, 68. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.08.017
[17] Barrett E., Joyner L., Halenda P.: J. Am. Chem. Soc., 1951, 73, 373. https://doi.org/10.1021/ja01145a126
[18] Texier-Mandoki N., Dentzer J., Piquero T. et al.: Carbon, 2004, 42, 2744. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2004.05.015
[19] Gadiou R., Texier-Mandoki N., Piquero T. et al.: Adsorption, 2005, 11, 823. https://doi.org/10.1007/s10450-005-6030-4
[20] Marsh H., Rand B.: J. Colloid Interf. Sci., 1970, 33, 101. https://doi.org/10.1016/0021-9797(70)90077-9
[21] Dubinin M.: Carbon, 1989, 27, 457. https://doi.org/10.1016/0008-6223(89)90078-X
[22] Kaneko K.: J. Membrane Sci., 1994, 96, 59. https://doi.org/10.1016/0376-7388(94)00126-X
[23] Tarazona P.: Phys. Rev. A, 2006, 31, 2672. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.31.2672
[24] Horvath G., Kawazoe K.: J. Chem. Eng. Jpn., 1983, 16, 470. https://doi.org/10.1252/jcej.16.470
[25] Zhang C., Babonneau F., Bonhomme C. et al.: J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, 8380. https://doi.org/10.1021/ja9808853
[26] Liu Y., Kabbour H., Brown C. et al.: Langmuir, 2008, 24, 4772. https://doi.org/10.1021/la703864a
[27] Malbrunot P., Vidal D., Vermesse J. et al.: Langmuir, 1997, 13, 539. https://doi.org/10.1021/la950969e
[28] Seidl J., Malinský J., Dušek K., Heitz W.: Adv. Polym. Sci., 1967, 5, 113. https://doi.org/10.1007/BFb0051281
[29] Rohr T., Knaus S., Gruber H., Sherrington D.: Macromolecules, 2002, 35, 97. https://doi.org/10.1021/ma0110958
[30] Maillardterrier M., Cazé C.: Eur. Polym. J., 1984, 20, 113. https://doi.org/10.1016/0014-3057(84)90195-2
[31] Nyhus A., Hagen S.: J. Polym. Sci. A, 1999, 37, 3973. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-0518(19991101)37:21<3973::AID-POLA12>3.0.CO;2-X
[32] Okay O.: Prog. Polym. Sci., 2000, 25, 711. https://doi.org/10.1016/S0079-6700(00)00015-0
[33] Guyot A., Bartholin M.: Prog. Polym. Sci., 2008, 8, 277. https://doi.org/10.1016/0079-6700(82)90002-8
[34] Sherrington D.: Chem. Commun., 1998, 21, 2275. https://doi.org/10.1039/A803757D
[35] Li W., Stover H.: J. Polym. Sci. A, 1998, 36, 1543. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-0518(19980730)36:10<1543::AID-POLA7>3.0.CO;2-R
[36] Cheng C., Micale F., Vanderhoff J., El Aasser M.: J. Polym. Sci. A, 1992, 30, 235. https://doi.org/10.1002/pola.1992.080300208
[37] Svec F., Frechet J.: Anal. Chem., 1992, 54, 820. https://doi.org/10.1021/ac00031a022
[38] Germain J., Frechet J., Svec F.: J. Mater. Chem., 2007, 17, 4989. https://doi.org/10.1039/B711509A
[39] Tsyurupa M., Davankov V.: React. Funct. Polym., 2002, 53, 193. https://doi.org/10.1016/S1381-5148(02)00173-6
[40] Pavlova L., Pavlov M., Davankov V.: Dokl. Chem., 2006, 406, 6. https://doi.org/10.1134/S0012500806010022
[41] Lee J., Wood C., Bradshaw D. et al.: Chem. Commun., 2006, 2670. https://doi.org/10.1039/B604625H
[42] Germain J., Svec F., Fréchet J.: Proceedings of a Massachusetts Meeting. Polymeric Materials: Science and Engineering Preprints. USA, Boston 2007, 97, 272.
[43] Cho S., Kwang S., Kim T., Choo K.: 224th ACS National Meeting. USA, Boston 2002, 47, 790.
[44] Panella B., Kossykh L., Dettlaff-Weglikowsa U. et al.: Synth. Met., 2005, 151, 208. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2005.05.004
[45] Attia N., Lee S., Kim H., Geckeler K.: Int. J. Energ. Res., 2014, 38, 466. https://doi.org/10.1002/er.3095
[46] Goldsmith J., Wong-Foy A., Cafarella M., Siegel D.: Chem. Mater., 2013, 25, 3373. https://doi.org/10.1021/cm401978e
[47] Virji S., Kaner R.: J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 22266. https://doi.org/10.1021/jp063166g
[48] Conn C., Sestak S., Baker A., Unsworth J.: Electroanal., 1998, 10, 1137. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-4109(199811)10:16<1137::AID-ELAN1137>3.0.CO;2-1
[49] Arsata R., Yub X., Li Y. et al.: Sensor. Actuator. B, 2009, 137, 529. https://doi.org/10.1016/j.snb.2009.01.028
[50] Yatsyshyn М., Zastavs’ka G., Gnizdyukh Y.: Visnyk Lviv Univ., 2014, 55, 413.
[51] Stetsiv Yu., Halushchak І., Yatsyshyn М., Serkiz R.: Visnyk Lviv Univ., 2016, 57, 418.
[52] Stetsiv Yu., Yatsyshyn М., Demchenko P., Serkiz R.: Visnyk Lviv Univ., 2017, 58, 357.
[53] Hnizdiukh Yu., Yatsyshyn M., Reshetnyak O.: [in:] Reshetnyak O., Zaikov G. (Eds.), Computational and Experimental Analysis of Functional Materials. Apple Academic Press, CRC Press (Taylor & Francis Group), Toronto, New Jersey 2017, 423-472.
[54] Vivekanandan J., Ponnusamy V., Mahudeswaran A., Vijayanand P.: Arch. Appl. Sci. Res., 2011, 3, 147.
[55] Guo H., He W., Lu Y., Zhang X.: Carbon, 2015, 92, 133. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.03.062
[56] Guo F., Liu Q., Mi H.: Mater. Lett., 2016, 163, 115. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2015.10.053
[57] Shi M., Bai M., Li B.: Mater. Lett., 2018, 212, 259. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.10.107
[58] Ho K., McKay G., Yeung K.: Langmuir, 2003, 19, 3019. https://doi.org/10.1021/la0267084
[59] Fung L., Mei F., Lun Y.: Gold Bull., 2007, 40, 192. https://doi.org/10.1007/BF03215580
[60] Xinqing C., Fung L., Qingjian Z. et al.: J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 9804. https://doi.org/10.1021/jp9018052
[61] Fung L., Xinqing C., Mei F., Yeung K.: Chem. Commun., 2008, 17, 2034. https://doi.org/10.1039/B719961A
[62] Loh X., Sairam M., Bismarck A. et al.: J. Membrane Sci., 2009, 326, 635. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2008.10.045
[63] Yang C.-H., Wang T.-L., Shieh Y.-T.: Electrochem. Commun., 2009, 11, 335. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2008.12.014
[64] Chandrakanthi N., Carem M.: Polym. Bull., 2000, 44, 101. https://doi.org/10.1007/s002890050579
[65] Zhang J., Liu C., Shi G.: J. Appl. Polym. Sci., 2005, 96, 732. https://doi.org/10.1002/app.21520
[66] Bhadra S., Khastgir D.: Polym. Degrad. Stabil., 2008, 93, 1094. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2008.03.013
[67] Babazadeh M.: Iran. Polym. J., 2007, 16, 389.
[68] Ding L., Wang X., Gregory R.: Synthetic Met., 1999, 104, 73. https://doi.org/10.1016/S0379-6779(99)00035-1
[69] Bhadra S., Khastgir D.: Polym. Test., 2008, 27, 851. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2008.07.002
[70] Amano K., Ishikawa H., Kobayashi A. et al.: Synthetic Met., 1994, 62, 229. https://doi.org/10.1016/0379-6779(94)90210-0
[71] Pereira de Silva J., De Faria D., Cordoba de Torresi S., Temperini M.: Macromolecules, 2000, 33, 3077. https://doi.org/10.1021/ma990801q
[72] Kieffel Y., Travers J., Ermolieff A., Rouchon D.: J. Appl. Polym. Sci., 2002, 86, 395. https://doi.org/10.1002/app.10981
[73] Trchova M., Matejka P., Brodinova J. et al.: Polym. Degrad. Stabil., 2006, 91, 114. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2005.04.022
[74] Mathew R., Mattes B., Espe M.: Synthetic Met., 2002, 131, 141. https://doi.org/10.1016/S0379-6779(02)00177-7
[75] Ayad M., Abu El-Nasr A.: J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 14377. https://doi.org/10.1021/jp103780w
[76] Ayad M., Abu El-Nasr A., Stejskal J.: J. Ind. Eng. Chem., 2012, 18, 1964. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2012.05.012
[77] Ayad M., Zaghlol S.: Chem. Eng. J., 2012, 204-206, 79. https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.07.102
[78] Jurczyk M., Kumar A., Srinivasan S., Stefanakos E.: Int. J. Hydrog. Energ., 2007, 32, 1010. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2006.07.012
[79] Titus E., Cabral G., Madaleno J. et al.:2007 NSTI Nanotechnology Conference and Trade Show - NSTI Nanotech 2007, Technical Proceedings. USA, Santa Clara 2007, 1, 381.
[80] Wang P.-C., Dan Y., Liu L.-H.: Mater. Chem. Phys., 2014, 144, 155. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2013.12.035
[81] Pham Q., Kim S.: Korean J. Chem. Eng., 2016, 33, 290. https://doi.org/10.1007/s11814-015-0122-y
[82] Stolarczyk A., Lapkowski M.: Synthetic Met., 2001, 121, 1385. https://doi.org/10.1016/S0379-6779(00)01453-3
[83] Hallik A., Alumaa A., Kurig H. et al.: Synthetic Met., 2007, 157, 1085. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2007.10.017
[84] Vernitskaya T., Efimov O.: Russ. Chem. Rev., 1997, 66, 443. https://doi.org/10.1070/RC1997v066n05ABEH000261
[85] Aleman C., Casanovas J., Torras J. et al.: Polymer, 2008, 49, 1066. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2007.12.039
[86] Wang W., Li W., Ye J. et al.: Synthetic Met., 2010, 160, 2203. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2010.08.010
[87] Wysocka-Zołopa M., Winkler K.: Electrochim. Acta, 2017, 258, 1. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.12.005
[88] Hakansson E., Lin T., Wang H., Kaynak A.: Synthetic Met., 2006, 156, 1194. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2006.08.006
[89] Wang X., Deng J., Duan X. et al.: Appl. Energ., 2015, 153, 70. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.10.040
[90] Lang X., Wan Q., Feng C. et al.: Synthetic Met., 2010, 160, 1800. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2010.06.023
[91] Germain J., Frecheta J., Svec F.: Chem. Commun., 2009, 1526. https://doi.org/10.1039/B821233C
[92] Lawal A., Wallace G.: Talanta, 2014, 119, 133. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.10.023
[93] Okan B., Zanjani J., Letofsky-Papst I. et al.: Mater. Chem. Phys., 2015, 167, 171. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.10.027
[94] Attia N., Geckeler K.: Macromol. Rapid Comm., 2013, 34, 931. https://doi.org/10.1002/marc.201300060
[95] Wood C., Tan B., Trewin A. et al.: Chem. Mater., 2007, 19, 2034. https://doi.org/10.1021/cm070356a
[96] Buda C., Dunietz B.: J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 10479. https://doi.org/10.1021/jp061249r
[97] Rowsell J., Eckert J., Yaghi O.: J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 14904. https://doi.org/10.1021/ja0542690
[98] Lochan R., Head-Gordon M.: Phys. Chem. Chem. Phys., 2006, 8, 1357. https://doi.org/10.1039/b515409j
[99] Li Y., Yang R.: J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 8136. https://doi.org/10.1021/ja061681m
[100] Jiang J., Su F., Trewin A. et al.: J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 7710. https://doi.org/10.1021/ja8010176
[101] Germain J., Svec F., Frechet J.: Chem. Mater., 2008, 20, 7069. https://doi.org/10.1021/cm802157r
[102] Fakirov S.: eXPRESS Polym. Lett., 2017, 11, 162. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2017.17
[103] Broom D., Hirscher M.: Energ. Environ. Sci., 2016, 9, 3368. https://doi.org/10.1039/C6EE01435F