О влиянии природы противоиона на свойства перфторсульфополимерных мембран с длинной и короткой боковой цепью

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе представлены результаты исследования водопоглощения, ионной проводимости и потенциала Доннана в системах с перфторсульфополимерными мембранами в H+, Li+, Na+ и K+ ионных формах и растворами неорганических электролитов. Были изучены свойства коммерческих мембран Aquivion E87-05S и Nafion 212, а также мембран, полученных из дисперсий Nafion 212 в растворителях различной природы (N,N-диметилформамиде, 1-метил-2-пирролидоне, смеси изопропилового спирта с водой в объемном соотношении 80–20). Установлено влияние количества функциональных групп, длины боковой цепи макромолекул полимера и морфологии полимера в мембранах на их равновесные и транспортные свойства, в зависимости от природы противоиона. Обсуждено действие релаксационного и электрофоретического факторов на перенос ионов щелочных металлов через систему пор и каналов перфторсульфополимерных мембран. Угол наклона концентрационных зависимостей потенциала Доннана для всех высокогидратированных мембран в H+ форме был близок к нернстовскому, тогда как селективность к ионам щелочных металлов возрастала для мембран с наибольшей ионообменной емкостью или наименьшими количеством сорбированной воды и диффузионной проницаемостью, вследствие исключения коионов из фазы мембраны.

Об авторах

А. В. Паршина

Воронежский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: parshina_ann@mail.ru
Россия, 394006, Воронеж, Университетская пл., 1

Е. Ю. Сафронова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук

Email: parshina_ann@mail.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский просп., 31

А. С. Ельникова

Воронежский государственный университет

Email: parshina_ann@mail.ru
Россия, 394006, Воронеж, Университетская пл., 1

Н. Стреттон

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук

Email: parshina_ann@mail.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский просп., 31

О. В. Бобрешова

Воронежский государственный университет

Email: parshina_ann@mail.ru
Россия, 394006, Воронеж, Университетская пл., 1

Список литературы

  1. Алентьев А.Ю., Волков А.В., Воротынцев И.В., Максимов А.Л., Ярославцев А.Б. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. № 5. Т. 11. С. 283. https://doi.org/10.1134/S2517751621050024
  2. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chem. Rev. 2017. V. 117. № 3. P. 987. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00159
  3. Yandrasits M.A., Lindell M.J., Hamrock S.J. // Curr. Opin. Electrochem. 2019. V. 18. P. 90. https://doi.org/10.1016/j.coelec.2019.10.012
  4. Makhsoos A., Kandidayeni M., Pollet B.G., Boulon L. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 41. P. 15341. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.01.048
  5. Maiti T.K., Singh J., Dixit P., Majhi J., Bhushan S., Bandyopadhyay A., Chattopadhyay S. // Chemical Engineering Journal Advances. 2022. V. 12. P. 100372. https://doi.org/10.1016/j.ceja.2022.100372
  6. Falina I., Loza N., Loza S., Titskaya E., Romanyuk N. // Membranes. 2021. V. 11. № 3. P. 227. https://doi.org/10.3390/membranes11030227
  7. Voropaeva D.Yu., Safronova E.Yu., Novikova S.A., Yaroslavtsev A.B. // Mendeleev Commun. 2022. V. 32. № 3. P. 287. https://doi.org/10.1016/J.MENCOM.2022.05.001
  8. Воропаева Д.Ю., Ярославцев А.Б. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 12. № 4. С. 315. https://doi.org/10.1134/S2517751622040102
  9. Parasuraman A., Lim T.M., Menictas C., Skyllas-Kazacos M. // Electrochim. Acta. 2013. V. 101. P. 27. https://doi.org/10.1016/J.ELECTACTA.2012.09.067
  10. Noh H.B., Won M.S., Shim Y.B. // Biosensors and Bioelectronics. 2014. V. 61. P. 554. https://doi.org/10.1016/J.BIOS.2014.06.002
  11. Yu L., Zhang Q., Yang B., Xu Q., Xu Q., Hu X. // Sens. Actuators B Chem. 2018. V. 259. P. 540. https://doi.org/10.1016/J.SNB.2017.12.103
  12. Maciak E. // Sensors. 2019. V. 19. № 3. P. 629. https://doi.org/10.3390/s19030629
  13. Прихно И.А., Сафронова Е.Ю., Стенина И.А., Юрова П.А., Ярославцев А.Б. // Мембраны и Мембранные Технологии. 2020. Т. 10. № 4. С. 273. https://doi.org/10.1134/S2517751620040095
  14. Zhang G., Yang G., Shen Q., Li S., Li Z., Liao J., Jiang Z., Wang H., Zhang H., Ye W. // J. Power Sources. 2022. V. 542. P. 231740. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.231740
  15. Okada T., Møller-Holst S., Gorseth O., Kjelstrup S. // J. Electroanal. Chem. 1998. V. 442. № 1–2. P. 137. https://doi.org/10.1016/S0022-0728(97)00499-3
  16. Tai C.C., Chen C.L., Liu C.W. // Int. J. Hydrog. Energy. 2017. V. 42. № 7. P. 3981. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.11.047
  17. Yan W.M. Chu H.S., Liu Y.L., Chen F., Jang J.H. // Int. J. Hydrog. Energy. 2011. V. 36. № 9. P. 5435. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.01.158
  18. Апель П.Ю., Велизаров С., Волков А.В., Елисеева Т.В., Никоненко В.В., Паршина А.В., Письменская Н.Д., Попов К.И., Ярославцев А.Б. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 12. № 2. С. 81.
  19. Vijayakumar M., Bhuvaneswari M.S., Nachimuthu P., Schwenzer B., Kim S., Yang Z., Liu Z., Graff G.L., Thevuthasan S., Hu J. // J. Membr. Sci. 2011. V. 366. № 1–2. P. 325. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2010.10.018
  20. Vijayakumar M., Burton S.D., Huang C., Li L., Yang Z., Graff G.L., Liu J., Hu J., Skyllas-Kazacos M. // J. Power Sources. 2010. V. 95. № 22. P. 709. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.05.008
  21. Crothers A.R., Radke C.J., Weber A.Z. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 51. P. 28262. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b07360
  22. Mabuchi T., Tokumasu T. // J. Phys. Chem. B. 2018. V. 122. № 22. P. 5922. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.8b02318
  23. Shi S., Weber A.Z., Kusoglu A. // Electrochim Acta. 2016. V. 220. № 517. https://doi.org/10.1016/J.ELECTACTA.2016.10.096
  24. Wu L., Luo T., Yang X., Zhao H., Wang X., Zhang Z. // Sep. Purif.Technol. 2023. V. 316. P. 123816. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123816
  25. Le X.T. // J. Membr. Sci. 2012. V. 397–398. P. 66. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2012.01.011
  26. Curtin D.E., Lousenberg R.D., Henry T.J., Tangeman P.C., Tisack M.E. // J. Power Sources. 2004. V. 131. P. 41. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0378775304000175
  27. Паршина А.В., Рыжкова Е.А., Сафронова Е.Ю., Сафронов Д.В., Лысова А.А., Бобрешова О.В., Ярославцев А.Б. // Мембраны и мембранные технологии. 2015. Т. 5. № 4. С. 304. https://doi.org/10.1134/S0965544115100175
  28. Subianto S., Pica M., Casciola M., Cojocaru P., Merlo L., Hards G., Jones D.J. // J. Power Sources. 2013. V. 233. P. 216. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.12.121
  29. Yue M., Jemei S., Zerhouni N., Gouriveau R. // Renew. Energ. 2021 V. 179. P. 2277. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.08.045
  30. Moore R.B., Martin C.R. // Anal. Chem. 1986. V. 58. P. 2569. https://doi.org/10.1021/ac00125a046
  31. Welch C., Labouriau A., Hjelm R., Orler B., Johnston C., Kim Y.S. // ACS Macro Lett. 2012. V. 1. P. 1403. https://doi.org/10.1021/mz3005204
  32. Loppinet B., Gebel G., Williams C.E. // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. P. 1884. https://doi.org/10.1021/jp9623047
  33. Berlinger S.A., Dudenas P.J., Bird A., Chen X., Freychet G., McCloskey B.D., Kusoglu A., Weber A.Z. // ACS Appl. Polym. Mater. 2020. V.2. P. 5824. https://doi.org/10.1021/acsapm.0c01076
  34. Collette F.M., Thominette F., Mendil-Jakani H., Gebel G. // J. Memb. Sci. 2013. V. 435. P. 242. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2013.02.002
  35. Tarokh A., Karan K., Ponnurangam S., Atomistic M.D. // Macromolecules. 2020. V. 53. № 1. P.288. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b01663
  36. Lin H.-L., Yu T.L., Huang C.-H., Lin T.-L. // J. Polym. Sci. B Polym. Phys. 2005. V. 43. P. 3044. https://doi.org/10.1002/polb.20599
  37. Kim Y.S., Welch C.F., Hjelm R.P, Mack N.H., Labouriau A., Orler E.B. // Macromolecules. 2015. V. 48. P. 2161. https://doi.org/10.1021/ma502538k
  38. Safronova E.Yu., Voropaeva D.Yu., Safronov D.V., Stretton N., Parshina A.V., Yaroslavtsev A.B. // Membranes. 2023. V. 13. № 1. P. 13. https://doi.org/10.3390/MEMBRANES13010013
  39. Skulimowska A., Dupont M., Zaton M., Sunde S., Merlo L., Jones D.J., Rozière J. // Int. J. Hydrogen energy. 2014. V. 39. P. 6307. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.02.082
  40. Parshina A., Kolganova T., Safronova E., Osipov A., Lapshina E., Yelnikova A., Bobreshova O., Yaroslavtsev A. // Membranes. 2019. V. 9. № 11. P. 142. https://doi.org/10.3390/membranes9110142
  41. Stenina I.A., Yaroslavtsev A.B. // Membranes. 2021. V. 11. № 3. P. 198. https://doi.org/10.3390/membranes11030198
  42. Стенина И.А., Ярославцев А.Б. // Неорганические материалы. 2017. Т. 53. № 3. С. 241. https://doi.org/10.1134/S0020168517030104
  43. Suresh G., Scindia Y., Pandey A., Goswami A. // J. Memb. Sci. 2005. V. 250. № 1–2. P. 39. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2004.10.013
  44. Agmon N. // Chem. Phys. Lett. 1995. V. 244. № 5–6. P. 456. https://doi.org/10.1016/0009-2614(95)00905-J
  45. Legras M., Hirata Y., Nguyen Q.T., Langevin D., Métayer M. // 2002. V. 147. № 1–3. P. 351. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00608-2
  46. Сафронова Е.Ю., Осипов А.К., Ярославцев А.Б. // Мембраны и Мембранные Технологии. 2018. Т. 8. № 1. С. 34. (Safronova E.Yu., Osipov A.K., Yaroslavtsev A.B. // Pet Chem. 2018 V. 58. № 2. P. 130.) https://doi.org/10.1134/S0965544118020044

Дополнительные файлы


© А.В. Паршина, Е.Ю. Сафронова, А.С. Ельникова, Н. Стреттон, О.В. Бобрешова, 2023

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».