Композиційні мембрани GlassAu з наночастинками золота, синтезованими всередині пор для селективного іона

Денис Лебедєв

1 Санкт-Петербурзький державний університет, наб. Університетська, 13Б, Санкт-Петербург 199034, Росія; ur.liam@omh14coo (М.Н.); [email protected] (В.К.); [email protected] (М.П.)

Максим Новомлинський

Володимир Кочеміровський

Ілля Рижков

2 Інститут обчислювального моделювання СО РАН, Академгородок 50/44, Красноярськ 660036, Росія; ur.nsark.mci@iir

3 Сибірський федеральний університет, Свободний 79, Красноярськ 660041, Росія

Ірина Анфімова

4 Інститут хіміки силікатів Гребенщикова РАН, наб. Адм. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 199155, Росія; ur.liam@i-avomifna (I.A.); ur.xednay@2rtna (Т.А.)

Максим Панов

Тетяна Антропова

Анотація

1. Вступ

Завдяки розвитку сучасних технологій за останні роки кількість досліджень транспорту іонів у мембранах значно зросла. У свою чергу, мембранні технології знайшли застосування у важливих галузях науки та промисловості, таких як обробка води [1,2]; поділ сумішей та виробництво чистих речовин [3,4]; пристрої електрохімічного перетворення та накопичення енергії [5,6]; хімічні датчики та біосенсори [7]; мікрофлюїдика та біоінженерія [8,9]; тощо. Незважаючи на величезний потенціал застосування мембран, існує ряд факторів, що обмежують їх використання, наприклад, здатність до відокремлення (відторгнення), забруднення та зменшення потоку. Тому необхідно контролювати транспортні та селективні властивості мембрани, щоб захистити її від будь-якого впливу, спричиненого цими обмеженнями. Існує два основних способи вплинути на селективні властивості мембрани: зміна структури пір (геометрія та фізико-хімічні властивості поверхні) [10,11], у тому числі з використанням композитних мембран [12]) або зовнішнє опромінення (трансмембранний потенціал, зовнішні електричні поля [13,14,15], рН розчину [16], температура, випромінювання тощо).

Нанокомпозитні мембрани активно розроблялися в останнє десятиліття [17]. Залучення наноструктур може поліпшити проникність, селективність та протиобрастаючі властивості мембрани для поліпшення процесів фільтрації. Одним з найбільш перспективних підходів до отримання таких композиційних матеріалів є утворення наночастинок усередині пористої структури мембрани. Як і в цілому щодо нанотехнологій [18], існують два основні методи [17] утворення наночастинок усередині мембранних пір: “зверху вниз” - об’ємна модифікація шляхом змішування (так звані змішані матричні мембрани) і “знизу вгору” - поверхня модифікація. При виготовленні масивно модифікованих нанокомпозитних мембран наночастинки диспергуються в однорідному полімерному розчині попередника до остаточного процесу формування [19]. Однак цей метод важко використовувати, наприклад, при синтезі неорганічних твердих мембран. Техніка модифікації поверхні є найбільш зручним методом у цьому випадку [11]. Техніка модифікації поверхні займається осадженням наночастинок на мембрану.