Энтальпия взаимодействия литированной мембраны Nafion с водными растворами спиртов и полярными апротонными растворителями

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована степень набухания литиевой формы полиперфторсульфоновой мембраны Nafion в спиртах (этанол, 2-пропанол), водно-спиртовых смесях и в высокополярных апротонных растворителях (N, N-диметилформамид (ДМФА), N-метил-2-пирролидон (НМП)), а также термодинамика взаимодействия мембраны с растворителями методом микрокалориметрии. Показано, что значения равновесной степени набухания мембраны коррелируют с донорным числом растворителя, а также со значениями энтальпии набухания полимера. Энтальпия набухания мембраны во всех исследованных растворителях отрицательна, что указывает на сольватацию полимера. Более подробно изучены концентрационные зависимости энтальпии набухания и смешения в ДМФА и НМП. Отрицательные значения энтальпии набухания полимера во всем концентрационном диапазоне растворителей указывают на хорошую термодинамическую совместимость мембраны с растворителем и преимущество применения данных растворителей для получения дисперсий Nafion за счет их высокого сольватирующего действия.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Д. Чернюк

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина; Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: univerekb@mail.ru
Россия, Екатеринбург, пр. Мира, 19, 620020; Екатеринбург, ул. Первомайская, 91, 620049

А. П. Сафронов

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина; Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук

Email: univerekb@mail.ru
Россия, Екатеринбург, пр. Мира, 19, 620020; Екатеринбург, ул. Амундсена, 106, 620016

О. В. Бушкова

Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук

Email: univerekb@mail.ru
Россия, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91, 620049

Список литературы

  1. Pivovar B.S. // Polymer. 2006. V. 47. № 11. P. 4194.
  2. Kim Y.S., Lee K.S. // Polym. Rev. 2015. V. 55. № 2. P. 330.
  3. Mathias M.F., Makharia R., Gasteiger H.A., et al. // Electrochem. Soc. Interface. 2005. V. 14. № 3. P. 24.
  4. Ng W.W., Thiam H.S., Pang Y.L., Chong K.C., Lai S.O. // Membranes. 2022. V. 12. № 5. P. 506.
  5. Tucker M.C., Cho K.T., Spingler F.B., Weber A.Z., Lin G.Y. // J. Power Sources. 2015. V. 284. P. 212.
  6. Weber A.Z., Mench M.M., Meyers J.P., Ross P.N., Gostick J.T., Liu Q.H. // J. Appl. Electrochem. 2011. V. 41. № 10. P.1137.
  7. Perry M. L., Weber A.Z. // J. Electrochem. Soc. 2016. V. 163. № 1. P. 5064.
  8. Chan C.K., Lai C.Y., Wang C.C. // Catalysts. 2021. V. 11. № 8. P. 877.
  9. Harmer M.A., Sun Q. // Applied Catalysis A: General. 2001. V. 221. № 1-2. P. 45.
  10. Xie T. // Nature. 2010. V. 464. № 7286. P.267.
  11. Zhang F., Zhang Z., Liu Y., Leng J. // Fibers and Polymers. 2014. V. 15. P.534.
  12. Guo J.H., Sun W.Y. // Applied Catalysis B: Environmental. 2020. V. 275. P. 119154.
  13. Millet P. Handbook of Membrane Reactors. Woodhead Publishing, 2013. pp. 384-415.
  14. Mohammadi F., Rabiee A. // J. Appl. Polym. Sci. 2011. V. 120. № 6. P. 3469.
  15. Carvela M., Lobato J., Rodrigo M.A. // Electrochim. Acta. 2021. V. 387. P. 138542.
  16. Kayumov R.R., Shmygleva L.V., Evshchik E.Y., Sanginov E.A., Popov N.A., Bushkova, O.V., Dobrovolsky Y.A. // Russ. J. Electrochem. 2021. V. 57. P. 911.
  17. Istomina A.S., Yaroslavtseva T.V., Reznitskikh O.G., Kayumov R.R., Shmygleva L.V., Sanginov E.A., Bushkova O.V. // Polymers. 2021. V. 13. № 7. P. 1150.
  18. Oh K., Kwon O., Son B., Lee D.H., Shanmugam S. // J. Membr. Sc. 2019. V. 583. P.103.
  19. Adjemian K.T., Srinivasan S., Benziger J., Bocarsly A.B. // J. Power Sources. 2002. V. 109. № 2. P. 356.
  20. Santiago E.I., Isidoro R.A., Dresch M.A., Matos B.R., Linardi M., Fonseca F.C. // Electrochim. Acta. 2009. V. 54. № 16. P. 4111.
  21. Choi J., Yeon J.H., Yook S.H., Shin S., Kim J.Y., Choi M., Jang S. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. № 1. P. 806.
  22. Sasikumar G., Ihm J.W., Ryu H. // Electrochim. Acta. 2004. V. 50. № 2-3. P. 601.
  23. Evshchik E.Y., Sanginov E.A., Kayumov R.R., Zhuravlev V.D., Bushkova O.V., Dobrovolsky Y.A. // Int. J. Electrochem. Sci. 2020. V. 15. № 3. P. 2216.
  24. Wang H., Qin N., Li Y., Li Z., Zhang F., Luo W., Cheng H. // Carbon. 2023. V. 205. P. 435.
  25. Walle K.Z., Wu Y.S., Wu S.H., Chang J.K., Jose R., Yang C.C. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022. V. 14. № 13. P. 15259.
  26. Garsuch R.R., Le D.B., Garsuch A., Li J., Wang S., Farooq A., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 2008. V. 155. № 10. P. 721.
  27. Xu J., Zhang Q., Cheng Y.T. // J. Electrochem. Soc. 2015. V. 163. № 3. P. 401.
  28. Li Z., Zhang Y., Liu T., Gao X., Li S., Ling M., Lin Z. // Adv. Energy Mater. 2020. V. 10. № 20. P. 1903110.
  29. Tang Q., Shan Z., Wang L., Qin X., Zhu K., Tian J., Liu X. // J. Power Sources. 2014. V. 246. P. 253.
  30. Gao J., Sun C., Xu L., Chen J., Wang C., Guo D., Chen H. // J. Power Sources. 2018. V. 382. P.179.
  31. Li G., Cai W., Liu B., Li Z. // Journal of Power Sources. 2015. V. 294. P. 187.
  32. Li Z., Hou L.P., Zhang X.Q., Li B.Q., Huang J.Q., Chen C.M., Zhang Q. // Battery Energy. 2022. V. 1. № 3. P. 20220006.
  33. Huang B., Hua H., Lai P., Shen X., Li R., He Z., Zhao J. // ChemElectroChem. 2022. V. 9. № 14. P. e202200416.
  34. Berlinger S.A., Dudenas P.J., Bird A., Chen X., Freychet G., McCloskey B.D., Weber A. Z. // ACS Appl. Polym. Mater. 2020. V. 2. № 12. P. 5824.
  35. Welch C., Labouriau A., Hjelm R., Orler B., Johnston C., Kim Y.S. // ACS Macro Letters. 2012. V. 1. № 12. P. 1403.
  36. Safronova E.Y., Voropaeva D.Y., Safronov D.V., Stretton N., Parshina A.V., Yaroslavtsev A.B. // Membranes. 2022. V. 13. № 1. P. 13.
  37. Yeo R.S. // Polymer. 1980. V. 21. № 4. P. 432.
  38. Gebel G., Aldebert P., Pineri M. // Polymer. 1993. V. 34. № 2. P. 333.
  39. Doyle M., Lewittes M.E., Roelofs M.G., Perusich S.A., Lowrey R.E. // J. Membr. Sci. 2001. V. 184. № 2. P. 257.
  40. Mauritz K.A., Moore R.B. // Chem. Rev. 2004. V. 104. № 10. P. 4535.
  41. Choi S., Parameswaran S., Choi J.H. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. № 30. P. 17181.
  42. Wakisaka A., Ohki T. // Faraday Discuss. 2005. V. 129. P. 231.
  43. Chernyuk S.D., Safronov A.P., Adamova L.V., Bushkova O.V. // Polymer Science, Series A. 2023. V. 65. № 2. P. 119.
  44. Тагер А.А. Физикохимия полимеров. Издание 4-е. М.: Научный мир, 2007. 576 с.
  45. Сафронов А.П., Тагер А.А. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1991. Т. 33. № 10. С. 2198.
  46. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chem. Rev. 2017. V. 117. № 3. P. 987.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость степени набухания (а) и энтальпии набухания (б) от значений донорного числа растворителей.

Скачать (104KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Степень набухания образцов Li-Nafion в водных растворах этанола и 2-пропанола различной концентрации при 25°С.

Скачать (141KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Энтальпия набухания сухих образцов Li-Nafion в водных растворах этанола и 2-пропанола различной концентрации при 25°С.

Скачать (130KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Энтальпия набухания частично набухших образцов Li-Nafion при 25°С в ДМФА и НМП.

Скачать (89KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Концентрационная зависимость энтальпии смешения Li-Nafion c ДМФА и НМП при 25°С.

Скачать (96KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».