НАНОКОМПОЗИТНІ МЕМБРАНИ НА ОСНОВІ АКРИЛОВИХ МОНОМЕРІВ ТА НАНОЧАСТИНОК КРЕМНЕЗЕМУ
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2025.2.22-30Ключові слова:
мембрана; нанокомпозит; золь-гель прекурсор; акриловий мономер; протонна провідність.Анотація
На основі гідрофільних та гідрофобних акрилових мономерів та наночастинок кремнезему синтезовано нові полімерні та нанокомпозитні мембрани з протонопровідними властивостями. Неорганічна сітка мембран сформована у полімерній матриці внаслідок золь-гель реакції алкоксисиланових прекурсорів – 3-метакрилоксипропілтриметоксисилану (MAПTMС) та тетраетилортосилікату (TEOС) in situ. Склад вихідних композицій варіювали, змінюючи співвідношення гідрофільних та гідрофобних мономерів. Морфологія та хімічна структура синтезованих мембран були охарактеризовані методами СEM та ATR-FTIR. Виміряно протонну провідність, поглинання води та метанолу для синтезованих мембран. Встановлено, що існує кореляція між співвідношенням гідрофільних/гідрофобних мономерів і властивостями мембран, що дозволяє контрольовано налаштовувати їхні характеристики. Досліджено вплив наночастинок кремнезему на властивості мембран. Отримані полімерні і нанокомпозитні матеріали є перспективними для розробки протонопровідних мембран для прямих метанольних паливних елементів.
Посилання
Wang Y., Ruiz Diaz D., Chen K., Wang Z., Adroher X. Materials, technological status, and fundamentals of PEM fuel cells – A review. Materials Today. 2020, 32. 178‒203. Doi: 10.1016/j.mattod.2019.06.005.
Daud W., Rosli R., Majlan E., Hamid S., Mohamed R. PEM fuel cell system control: A review. Renewable Energy. 2017, 113. 620‒638. Doi: 10.1016/j.renene.2017.06.027.
Gielen D., Boshell F., Saygin D., Bazilian M., Wagner N., Gorini R. The role of renewable energy in the global energy transformation. Energy Strategy Reviews. 2019, 24. 38‒50. Doi: 10.1016/j.esr.2019.01.006.
Giddey S., Badwal S.P.S., Kulkarni A., Munnings C. A comprehensive review of direct carbon fuel cell technology. Progress in Energy and Combustion Science. 2012, 38(3). 360‒399 Doi: 10.1016/J.Pecs.2012.01.003.
Pal S., Mondal R., Guha S., Chatterjee U., Jewrajka S. Homogeneous phase crosslinked poly(acrylonitrile-co-2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) conetwork cation exchange membranes showing high electrochemical properties and electrodialysis performance. Polymer. 2019, 180. 121680. Doi: 10.1016/j.polymer.2019.121680.
Silva V., Ruffmann B., Vetter S., Mendes A., Madeira L., Pereira Nunes S. Characterization and application of composite membranes. Catalysis Today. 2005, 104. 205‒212.
Kesmez Ö. Preparation of UV-curable hybrid films via sol–gel synthesis for hydrophobic surface applications. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2019, 91. 1‒10. Doi: 10.1007/s10971-019-05027-x.
Belon C., Chemtob A., Croutxé-Barghorn C. et al. A simple method for the reinforcement of UV-cured coatings via sol–gel photopolymerization. Macromol Mater Eng. 2011, 296. 509–516. Doi 10.1002/mame.201000350.
Huang S., Chin W., Yang W. Structural characteristics and properties of silica/poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA) nanocomposites prepared by mixing colloidal silica or tetraethyloxysilane (TEOS) with PHEMA Polymer. 2005, 46. 1865–1877.
Zhyhailo M., Demchyna O., Demydova Kh., Yevchuk I. Investigation of viscosity of sol-gel systems based on 3-methacryloxy-propyltrimethoxysilane and tetraethoxysilane. Series of Chemistry, Materials Technology and their Application. 2018, 886. 58‒67.
Zhyhailo M., Demchyna O., Demydova Kh., Yevchuk I., Rachiy B. Proton Conductive Organic-Inorganic Nanocomposite Membranes Derived by Sol-Gel Method. Chemistry & Chemical Technology. 2019, 13. 436‒443. Doi: 10.23939/chcht13.04.436.
Zhyhailo M.M., Yevchuk I.Y., Demchyna O.I., Kochubei V.V., Makota O.I. Cross-linked composite proton conductive membranes. Physics and Chemistry of Solid State, 22(4). 2021, 775‒780. Doi: 10.15330/Pcss.22.4.775-780.
Abdraboh A., Abdel-Aal А., Ereiba К. Preparation and Characterization of Inorganic Organic Hybrid Material Based on TEOS/MAPTMS for Biomedical Applications Silicon. 2021, 13. 613–622. Doi:10.1007/s12633-020-00460-y.
Criado M., Sobrados І., Sanz J. Polymerization of hybrid organic–inorganic materials from several silicon compounds followed by TGA/DTA, FTIR and NMR techniques Progress in organic coatings. 2014, 77. 880‒891. Doi:10.1016/j.porgcoat.2014.01.019.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 М.М. Жигайло, І.Ю. Євчук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Ліцензування
Стаття та будь-який пов’язаний з нею опублікований матеріал поширюється за ліцензією Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
Умови цієї ліцензії не впливають на права автора чи іншого творчого виконавця захищати цілісність і право власності на свою роботу.
Авторське право на макет журналу та обкладинки повністю належить ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Весь контент публікується добросовісно, і думки, висловлені авторами, є тільки їхніми та не обов’язково відображають точку зору ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Автори надають редакційно-видавничому відділу ДВНЗ "Ужгородський національний університет" ліцензію на публікацію статті та ідентифікують себе як першовидавця.
Авторське право
Авторські права на будь-яку статтю зберігаються за автором(ами).
Публікацію статті мають схвалити всі автори та відповідальні органи інститутів, в яких виконувалося дослідження, якщо такі є.
Автори можуть уповноважити одного зі своїх співавторів діяти від їхнього імені та бути автором-кореспондентом, який відповідає за листування з редакційною командою журналу.
Автори можуть надати будь-якій третій стороні право вільно використовувати статтю за умови зазначення авторів та належного оформлення цитування.
