Роль алкильных заместителей в структуре поликатиона: физико-химические и газоразделительные свойства поли(ионных жидкостей) на основе бутилимидазолия и триэтиламмония.

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Исследовано влияние структуры поликатиона на физико-химические и газоразделительные свойства поли(ионных жидкостей) при сохранении одинакового набора противоионов (BF 4 – , PF 6 – , Tf 2 N – ). Установлено, что увеличение длины алкильного заместителя и переход от имидазолиевого к аммониевому катиону приводит к изменению межионных взаимодействий, уменьшению плотности и полярности поверхности, а также к росту свободного объема в полимерной матрице. Эти изменения отражаются на газотранспортных свойствах мембран: образцы с Tf 2 N – -анионом демонстрируют наибольшие значения проницаемости по СО 2 при сохранении высокой селективности в парах СО 2 /СН 4 и СО 2 /N 2 . Показано, что комбинированный подбор алкильного заместителя в поликатионе и слабокоординирующего аниона позволяет целенаправленно регулировать структуру и газоразделительные характеристики мембран на основе ПИЖ, что делает их перспективными для задач улавливания и разделения CO 2 .

Об авторах

К. В. Отвагина

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: k.v.otvagina@gmail.com
пр. Гагарина, д.23, Нижний Новгород, 603022, Россия

Д. М. Зарубин

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д.23, Нижний Новгород, 603022, Россия

А. А. Головачева

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д.23, Нижний Новгород, 603022, Россия

Д. Н. Смирнова

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д.23, Нижний Новгород, 603022, Россия

Д. И. Фешина

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д.23, Нижний Новгород, 603022, Россия

Д. Г. Фукина

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д.23, Нижний Новгород, 603022, Россия

О. В. Казарина

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д.23, Нижний Новгород, 603022, Россия

А. Н. Петухов

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д.23, Нижний Новгород, 603022, Россия

А. В. Воротынцев

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д.23, Нижний Новгород, 603022, Россия

Список литературы

  1. Baker R.W. Future directions of membrane gas separation technology // Ind. Eng. Chem. Res. 2002. V. 41. № 6. P. 1393–1411.
  2. Fane A.G., Wang R., Jia Y. Membrane technology: past, present and future // Membrane and Desalination Technologies. Berlin; Heidelberg: Springer, 2011. P. 1–45 .
  3. Mohamed M., Hastuti R., Alamsyah A., Kadja G.T.M., Khoiruddin K., Kurnia K.A., Yuliarto B., Wenten I.G. Polyionic liquid membrane: recent development and perspective // J. Ind. Eng. Chem. 2022. V. 113. P. 96–123 .
  4. Tomé L.C., Gouveia A.S.L., Freire C.S.R., Mecerreyes D., Marrucho I.M. Polymeric ionic liquid-based membranes: influence of polycation variation on gas transport and CO 2 selectivity properties // J. Membr. Sci. 2015. V. 486. P. 40–48 .
  5. Yuan J., Antonietti M. Poly(ionic liquid) latexes prepared by dispersion polymerization of ionic liquid monomers // Macromolecules. 2011. V. 44. № 4. P. 744–750 .
  6. Bara J.E., Lessmann S., Gabriel C.J., Hatakeyama E.S., Noble R.D., Gin D.L. Synthesis and performance of polymerizable room-temperature ionic liquids as gas separation membranes // Ind. Eng. Chem. Res. 2007. V. 46. P. 5397–5404.
  7. Marrucho I.M., Tomé L.C., Mecerreyes D. Ionic liquids and polymers for CO 2 capture and separation: a perfect match // J. Membr. Sci. 2018. V. 566. P. 307–317 .
  8. Bhavsar R.S., Kumbharkar S.C., Kharul U.K. Polymeric ionic liquids (PILs): effect of anion variation on their CO 2 sorption // J. Membr. Sci. 2012. V. 389. P. 305–315 .
  9. Ogihara W., Washiro S., Nakajima H., Ohno H. Effect of cation structure on the electrochemical and thermal properties of ion conductive polymers obtained from polymerizable ionic liquids // Electrochim. Acta. 2006. V. 51. P. 2614–2619.
  10. Green O., Grubjesic S., Lee S., Firestone M.A. The design of polymeric ionic liquids for the preparation of functional materials // Polym. Rev. 2009. V. 49. P. 339–360.
  11. Morozova S.M., Lozinskaya E.I., Sardon H., Suárez-García F., Vlasov P.S., Vaudemont R., Vygodskii Y.S., Shaplov A.S. Ionic polyureas — a novel subclass of poly(ionic liquid)s for CO₂ capture // Membranes. 2020. V. 10 . № 9. Art. 240.
  12. Durga G., Kalra P., Verma V.K., Wangdi K., Mishra A. Ion ic liquids: from a solvent for polymeric reactions to the monomers for poly(ionic liquids) // J. Mol. Liq. 2021. V. 335. P. 116540.
  13. Ravula S., O’Harra K.E., Watson K.A., Bara J.E. Poly(ionic liquid)s with dicationic pendants as gas separation membranes // Membranes. 2022. V. 12. № 3. Art. 264.
  14. Mazzei I.R., Nikolaeva D., Fuoco A., Loïs S., Fantini S., Monteleone M., Esposito E., Ashtiani S.J., Lanč M., Vopička O., Jansen J.C. Poly[3-ethyl-1-vinyl-imidazolium] diethyl phosphate/Pebax® 1657 composite membranes and their gas separation performance // Membranes. 2020. Vol. 10. № 9. Art. 224.
  15. Nikolaeva D., Azcune I., Sheridan E., Sandru M., Genua A., Tanczyk M., Jaschik M., Warmuzinski K., Jansen J.C., Vankelecom I.F.J. Poly(vinylbenzyl chloride)-based poly(ionic liquids) as membranes for CO 2 capture from flue gas // J. Mater. Chem. A. 2017. V. 5. P. 19808–19818.
  16. Атласкина М.Е., Казарина О.В., Мочалова А.Е., Воротынцев И.В. Синтез мономерных ионных жидкостей на основе 4-винилбензилхлорида как прекурсоров материала для селективного слоя газоразделительных мембран // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 3. № 1. С. 36–42 .
  17. Otvagina K.V., Maslov A.A., Fukina D.G., Petukhov A.N., Malysheva Y.B., Vorotyntsev A.V., Sazanova T.S., Atlaskin A.A., Kapinos A.A., Barysheva A.V., Suvorov S.S., Zanozin I.D., Dokin E.S., Vorotyntsev I.V., Kazarina O.V. The influence of polycation and counter-anion nature on the properties of poly(ionic liquid)-based membranes for CO 2 separation // Membranes. 2023. V. 13 . № 6. Art. 539.
  18. Neves L.A., Akhmetshina A.I., Gumerova O.R., Atlaskin A.A., Petukhov A.N., Sazanova T.S., Yanbikov N.R., Nyuchev A.V., Razov E.N., Vorotyntsev I.V. Integrated CO₂ capture and enzymatic bioconversion in supported ionic liquid membranes // Sep. Purif. Technol. 2012. V. 97. P. 34–41 .

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).