ИСТИНА

Развитие мембранных технологий позволяет создавать мембраны, которые могут изменять транспортные свойства под действием внешних воздействий. Под внешними воздействиями понимают изменение pH, температуры, электромагнитного излучения и других различных внешних параметров. Изменение транспортных свойств мембран под действием света характерно для хромофоров, обладающих цис-транс изомерией, например, азобензол и его производные. С другой стороны, возрос интерес двумерных слоистых материалов в мембранной технологии. Подробно изучены мембраны на основе оксида графена, дихалькогенидов переходных металлов, металлоорганических каркасов и MXene. Основной массоперенос производится через межслоевое расстояние нанолистов. Контролируя межслоевое расстояние, можно контролировать транспортные свойства мембран на основе двумерных материалов. Однако существует немного работ посвященных контролируемому изменению межслоевого расстояния в мембранах на основе других двумерных материалов и исследованию их транспортных свойств. В связи с этим, основной целью научного исследования является получение мембран на основе оксида графена, модифицированного хлоридом бензолдиазония, который может изменять межслоевое расстояние под действием лазерного облучения за счет цис-транс изомерии азогруппы на поверхности оксида графена. Оксид графена был получен модифицированным методом Хаммерса, соотношение графита и перманганата калия по массе равно 1:20. Водный раствор оксида графена объемом 10 мл, с концентрацией 1 мг/мл был модифицирован раствором 6 М соляной кислоты, содержащей 10 ммоль нитрита натрия и 10 ммоль анилина. Данную смесь перемешивали в течение 30 минут, после этого отмывали от непрореагированного хлорида бензолдиазония в диализной ленте в течение двух дней. Селективный слой таких нанолистов был сформирован на пористой подложке анодного оксида алюминия методом нанесения на вращающуюся подложку. Для полученных мембран была измерена проницаемость паров воды под действием УФ (395 нм) и ИК (808 нм) излучении. Средний латеральный размер нанолистов оксида графена составляет 800 нм. Методом РФЭС было определено, что соотношение углерода к кислороду равно 1,7. Модификация нанолистов оксида графена была подтверждена спектроскопией поглощения в УФ и видимой области, спектр напоминает комбинацию спектров оксида графена и 4-аминоазобензола, а также в ИК спектре наблюдаются колебания характерные для N=N групп. Под действием УФ излучения наблюдается увеличение проницаемости паров воды через мембрану с 28,3 до 29,5 н.м3/(м2·атм·ч), что свидетельствует о переходе в цис-положение азогруппы и увеличению дипольного момента. Под действием ИК излучения, проницаемость уменьшается до 26 н.м3/(м2·атм·ч), что может быть объяснено переходом в транс-положение азогруппы и уменьшение сорбционной емкости воды в связи с локальным разогревом мембраны. В случае исходного оксида графена, наблюдается изменение проницаемости паров воды только под воздействием ИК излучения. Контроль транспортных свойств мембран на основе модифицированного оксида графена может найти применение в процессах разделения смесей, обладающих переменным составом.