ИСТИНА

Целью данной работы заключалась в разработке физико-химических основ методов формирования новых композиционных мембранных материалов на основе оксида графена и микропористых полимеров с контролируемой газопроницаемостью и селективностью для извлечения конденсирующихся компонентов из газовых смесей и установление механизмов массопереноса в пространственно-ограниченных системах. В качестве объектов исследования в работе использованы композиционные мембраны, сформированные на основе тонких селективных слоев на основе микропористых полимеров, обладающих различной сегментальной подвижностью: полимера с внутренней микропористостью (PIM-1), поли[3-(триметилсилил)трициклононена-7] (PTCN-Si) и полидиметилсилоксана (ПДМС), а также на основе оксида графена с различной морфологией и размером частиц. В качестве пористых суппортов для формирования мембран, а также в качестве жесткой матрицы, позволяющей реализовать условия пространственного ограничения в работе использованы мембраны анодного оксида алюминия. В диссертации разработаны физико-химические основы метода формирования тонких (толщиной 50-110 нм) высокоселективных слоев на основе оксида графена с контролируемой микроструктурой, пористостью и газопроницаемостью. Установлены основные закономерности массопереноса постоянных и конденсирующихся газов через композиционные мембраны на основе селективных слоев оксида графена. Впервые установлено, что массоперенос паров воды через мембраны оксида графена определяется парциальным давлением как со стороны сырьевого потока, так и со стороны пермеата, а также общим перепадом давления на мембране. Установлено, что данный эффект связан с изменением межплоскостного расстояния оксида графена и соответствующим изменением ширины диффузионных щелей в условиях изменяемой влажности. 3. Установлено, что армирование пространственной структуры селективных покрытий на основе нанолистов оксида графена путем внедрения нанолент оксида графена, позволяет повысить устойчивость композиционных мембран к перепадам давления за счет создания гибких несжимаемых каналов. 4. Впервые сформированы композиционные мембраны на основе микропористых полимеров (полимер с внутренней микропористостью PIM-1, а также поли[3- (триметилсилил)трициклононена-7] (PTCN-Si)) пространственно-ограниченных в каналах анодного оксида алюминия диаметром 20-80 нм. Методом малоуглового рассеяния синхротронного излучения установлено, что на интерфейсе «анодный оксид-полимер» формируется адсорбционный слой с пониженной локальной сегментальной подвижностью, который является лимитирующим в процессе диффузии газов через полученные композиционные мембраны. 5. Установлено, что газотранспортные характеристики полимера в условиях геометрического ограничения определяются химической природой полимера и размером подвижных сегментов макромолекул (сегментом Куна). При этом, адсорбция полимера на поверхности каналов жесткой матрицы приводит к снижению сегментальной подвижности в адсорбционном слое и снижает проницаемость полимера по постоянным газам.