Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

МембраныНанотехнологии

.pdf
Скачиваний:
43
Добавлен:
09.05.2015
Размер:
1.75 Mб
Скачать

 

 

 

НАНО обзоры

 

 

 

 

 

стеров с радиусом до 3 нм, связанных

полимерами или полимеризованны-

сульфированию, сульфонированию

 

 

с каналами шириной порядка 1-2 нм.

ми смолами [169-174].

или модифицированию соответ-

 

Изменение (например, уменьшение)

Интересные результаты были

ствующими реагентами или поли-

 

ЭМ мембраны может сопровождать-

получены и при модификации пер-

мерами [180-187]. Так, в работе {187]

 

ся не только повышением протонной

форированных мембран МФ-4СК

синтезированы новые мембраны

 

проводимости ТЭ, но и снижением

полианилином. Мембранные ком-

на основе поливинилового спирта,

 

прочности мембраны за счет повы-

позиты на основе полианилина,

этерифицированного фенолсуль-

 

шенного водопоглощения и изме-

встроенного в матрицу перфтори-

фокислотами. Проводимость таких

 

нения объема набухшего материала.

рованной мембраны, представляют

мембран возрастает с увеличением

 

В связи с этим в последнее десяти-

исключительно интересный объект

содержания фенолсульфокислоты,

 

летие активно ведутся исследования

не только как покрытие металличе-

мало зависит от влажности и сохра-

 

структурных изменений, смягчаю-

ских электродов, но и как полимер-

няется на высоком уровне до 80оС.

 

щих указанные недостатки. В част-

ная композиция, обладающая элек-

Мембраны успешно прошли апроба-

 

ности, предложены способы моди-

тронной и ионной проводимостью

цию в топливных элементах и газо-

 

фицирования поверхности мембран

[175]. В последнем случае размер

вых сенсорах на водород [187].

 

типа Нафион радиационной при-

образующихся частиц полианилина

Весьма интересная идея по полу-

 

вивкой полистирола [163] или при-

не ограничен размером пор и изме-

чению гибридных мембранных

 

вивкой стирола в сверхкритическом

няется от нескольких до десятков

ППЭ и электродных ансамблей

 

СО2 [164] с последующим сульфо-

нанометров в зависимости от кон-

на их основе реализована в серии

 

нированием в концентрированной

центрации используемых для синте-

патентов [188-191]. Данный подход

 

серной кислоте. Такое модифициро-

за растворов и способов подготовки

основан на формировании прото-

 

вание приводит к повышению тем-

мембран [176].

нопроводящей полимерной систе-

 

пературы стеклования материала

Электропроводность полученных

мы сополимеризацией доступных

 

мембраны и некоторому снижению

образцов, видимо, зависит от спо-

и дешевых гидрофильных и гидро-

 

кристалличности (за счет внедре-

соба формирования мембраны. Так,

фобных мономеров, содержащих

 

ния аморфных фрагментов поли-

в [175] показано, что вклад электрон-

ионогенную группу (например,

 

стирола). Одновременно отмечается

ной проводимости в общую электро-

SO3H). Получаемые на их основе

 

повышение ионной проводимости

проводность композитов достига-

сополимеры способны содержать

 

новой модифицированной системы

ет 60-70%. Протонная же проводи-

воду и транспортировать ионы через

 

по сравнению с исходным материа-

мость мембран заметно понижается

свою структуру, проявляя при этом

 

лом типа Нафион [164]. В [165] был

при модификации. Отмечено также

протонную проводимость при невы-

 

предложен вариант модифицирова-

уменьшение числа переноса воды

соких температурах. Близок к этому

 

ния мембран типа Нафион полисти-

через композит, которое объясня-

другой подход, основанный полу-

 

ролом в смеси с дивинилбензолом

ется снижением его гидрофильно-

чении полимерных систем с улуч-

 

или водонепроницаемыми сополи-

сти из-за присутствия полианилина

шенными характеристиками путем

 

мерами – полиэтиленом, полигек-

и ассоциированием молекул воды

формирования полимерной матри-

 

сафторпропиленом, сополимерами

за счёт образования водородных свя-

цы методом взаимопроникающих

 

гексафторпропилена с пропиленом

зей на стыке водных кластеров боко-

сеток [192].

 

или этиленом, сополимерами вини-

вых сегментов темплатной матрицы

 

 

 

лиденфторида с тетрафторэтиленом

и азотсодержащих ароматических

Модифицирование мембран

 

и др.

цепей полианилина [177, 178]. В слу-

неорганическими компонентами

 

Для поверхностного модифи-

чае объемно-модифицированных

 

 

 

цирования мембран типа Нафион

полианилином мембран наблюдает-

Модифицирование неорганиче-

 

предложен метод импрегнирова-

ся увеличение потенциала перехода

скими добавками как подход к улуч-

 

ния Нафиона полипирролом [166]

в сверхпредельное состояние более

шению эксплуатационных характе-

 

или электрохимического его вве-

чем на 2 В по сравнению с исходной

ристик мембран связан с необхо-

 

дения [167]. Полипиррол за счет

мембраной, который объяснен авто-

димостью повышения влагоудер-

 

своих проводящих свойств позво-

рами [179] изменением энергетиче-

живающей способности мембран

 

ляет улучшить эффективный отвод

ского состояния воды в композите

и предотвращению их дегидратации

 

электронов с платинового слоя

при образовании интерполимерного

за счет гидрофильности неоргани-

 

электрода. В [168] поверхность

комплекса.

ческой составляющей и ее способ-

 

Нафиона модифицировалась путем

Следует также обратить внимание

ности к химическому или координа-

 

полимеризации наносимых на нее

на возобновление попыток создания

ционному связыванию воды. Такие

 

катионных мономеров, что приво-

новых типов ППЭ с арильным скеле-

системы в литературе принято назы-

 

дило к формированию защитного

том – полистиролы, поликарбонаты,

вать гибридными. Введение неорга-

 

слоя. Описаны и многочисленные

полисульфоны, полиэтиленоксиды

нических компонентов позволяет

 

методы модифицирования Нафиона

и другие соединения, подвергаемые

повысить активность катионоб-

 

WWW.NANORU.RU | ТОМ 3 | №11–12 2008 | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ОБЗОРЫ

87

НАНО обзоры

 

менных или анионобменных груп-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пировок [139, 184, 193, 194]. Типы

 

 

 

 

 

вводимых неорганических частиц

 

 

 

 

 

достаточно разнообразны. В таком

 

 

 

 

 

качестве часто используются окси-

 

 

 

 

 

ды поливалентных элементов (крем-

 

 

 

 

 

ний, алюминий, цирконий) и ряд

 

 

 

 

 

других материалов

 

 

 

 

 

Принципиально для модифика-

 

 

 

 

 

ции мембранных материалов нано-

 

 

 

 

 

частицами возможно применение

 

 

 

 

 

двух подходов – получение мем-

 

 

 

 

 

бран отливкой из растворов [195],

 

 

 

 

 

содержащих мелкодисперсные при-

 

 

 

 

 

садки (в данном случае SiO2) и син-

 

 

 

 

 

тез наночастиц непосредственно

 

 

 

 

 

в матрице готовой мембраны [140,

 

 

 

 

 

141]. Второй подход представляется

 

 

 

 

 

более перспективным и потому наи-

 

 

 

 

 

более часто используется россий-

 

 

 

 

 

скими исследователями.

 

 

 

 

 

Мембраны представляют собой

 

 

 

 

 

уникальную матрицу для синтеза

 

 

 

 

 

 

Рисунок13|Электронная микрофотография мембраны МФ-4СК с синтезированным внутри нее

 

наночастиц, поскольку имеющиеся

 

 

 

гидратированным оксидом кремния

 

 

 

в них нанопоры могут эффективно

 

 

 

 

 

сорбировать один из исходных реа-

 

 

 

 

 

гентов, например катионы в случае

шение протонной проводимости

 

 

 

катионообменных мембран. Далее

кми [207]. Это позволяет регулиро-

 

в тех же нанопорах можно осущест-

полученных материалов. Подобным

вать механизм проводимости мем-

 

влять дальнейший синтез наноча-

образом добиться повышения их

бран и их проницаемость по различ-

 

стиц, используя их для ограниче-

протонной проводимости удалось

ным компонентам.

 

ния количества реагентов в пределах

путем модификации полиариленэ-

Возможность улучшения свойств

 

наноразмерных пор, выступающих

фиркетонов с различной степенью

мембран типа Нафион путем вве-

 

в роли своеобразных нанореакторов,

сульфирования нанодисперсным

дения в их состав диоксида крем-

 

и, наконец, стенки мембран могут

кислым фосфатом циркония [199].

ния была рассмотрена в [208-210].

 

эффективно изолировать сформи-

 

Аналогично осуществлялся и син-

Можно отметить, что высокой

 

рованные частицы друг от друга

тез наночастиц металла в матрице

протонной проводимостью обла-

 

и снижать силы поверхностного

ионообменных мембран в [200-203].

дают также гетерополикислоты –

 

натяжения, тем самым обеспечи-

Полученные в мембранах МФ-4СК

фосфорновольфрамовая кислота

 

вая термодинамическую стабиль-

частицы металлов имеют размер

(ФВК), кремнийвольфрамовая кис-

 

ность формирующихся наночастиц.

1-5 нм, а концентрация метал-

лота и др. [211-214]. Было показано,

 

Подобным образом был синтези-

ла достигает 1022 атомов на грамм

что гетерополикислоты при комнат-

 

рован ряд материалов, содержащих

сухой мембраны [202, 203]. Малый

ной температуре обладают высокой

 

в своем составе наноразмерные

размер металлических частиц при-

протонной проводимостью [211]

 

частицы оксидов кремния, цирко-

водит к особым свойствам полу-

и могут быть иммобилизованы

 

ния и кислого фосфата циркония

ченных мембран. Так по данным

в Нафионе [212], образуя компози-

 

[141, 196-198]. При этом в ходе син-

[202, 203] мембраны, содержащие

ции с хорошей протонной прово-

 

теза формировались частицы с раз-

наночастицы переходных металлов,

димостью (>10–2 См/см) при ком-

 

мером несколько нанометров, соот-

обладают суперпарамагнитными

натной температуре. Однако из-за

 

ветствующих размеру пор исходной

свойствами. Композиционные мем-

высокой растворимости гетеропо-

 

мембраны (рис. 13). Их присутствие

браны с их включениями из мало-

ликислот в воде их чаще исполь-

 

подтверждалось методами электрон-

активных металлов легко сорбируют

зуют в комплексе с оксидом крем-

 

ной микроскопии, рентгенофазово-

кислород [204, 205] и исключают его

ния, который способствует их луч-

 

го, микрозондового анализов и ЯМР

перенос через материал мембраны.

шему удержанию в мембране [175].

 

высокого разрешения.

Известны способы модифицирова-

Полученные с их использованием

 

Во многих случаях введением

ния мембран наночастицами угле-

мембраны на основе полиэтиле-

 

наночастиц было достигнуто повы-

рода [206] и углеродными нанотруб-

ноксида обладают проводимостью

88

 

ОБЗОРЫ | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ТОМ 3 | №11–12 2008 | WWW.NANORU.RU

 

 

 

 

НАНО обзоры

 

10–3 – 10–2 См/см в интервале тем-

 

 

 

 

 

ных протонопроводящих мембран

по ионам лития и водорода, уже

 

 

 

 

ператур от комнатной до 140°С [214].

гибридные полимерные системы

упомянутые ранее, можно найти

 

 

Эти возможности были использо-

на основе поливинилового спир-

в работах [141, 185-187, 196-199].

 

 

ваны в работе [215], где был заме-

та (ПВС), этерифицированного

Весьма перспективными в плане

 

 

нен полиэтиленоксид на Нафион

фенолсульфокислотами (ФСК).

использования в диапазоне средних

 

 

и получена композиция Нафион-

Гибридные полимерные мембра-

температур (100-500оС) могут ока-

 

 

SiO2-ФВК, которая была успеш-

ны, полученные золь-гель мето-

заться некоторые неорганические

 

 

но испытана в топливной ячейке,

дом при различных соотношениях

мембранные материалы на основе

 

 

работающей на метаноле при 145°С.

3-глицидилоксипропилметокси-

кислых сульфатов и фосфатов [230,

 

 

Аналогичные системы были полу-

силана и фосфонуксусной кисло-

231].

 

 

 

чены [195] методом повторной

ты, отличаются высокими термо-

 

 

 

 

отливки с использованием раствора

стабильностью, механической

Асимметрия транспорта

 

 

Нафиона, предварительно подвер-

прочностью, прозрачностью и про-

 

 

 

 

гнутого ультразвуковому смешению

водимостью [225]. В [226] описаны

РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

 

 

с SiO2 и ФВК.

метод синтеза и свойства органо-

Несмотря на длительные иссле-

 

 

В завершение отметим, что суще-

неорганических гибридных ППЭ

 

 

ствуют и другие способы регулиро-

с высокими эксплуатационными

дования транспортных процессов

 

 

вания свойств ионообменных мем-

свойствами на основе триметокси-

в искусственных мембранах, даже

 

 

бран. Они состоят в регулировании

силилметилстирола и фенилвинил-

в лабораторных экспериментах все

 

 

либо с помощью внешних полей

фосфоновой кислоты методом ради-

еще не удалось приблизиться к харак-

 

 

[216], либо путем инициированной

кальной сополимеризации.

теристикам, присущим мембранам

 

 

плазмой привитой полимеризацией

Как упоминалось ранее, доста-

клеток. Перенос ионов и молекул

 

 

[217] структуры каналов в мембране.

точно плодотворной явилась идея

через мембраны клеток характери-

 

 

Кроме того, как показано в [218-220]

по получению гибридных мембран-

зуется высокой эффективностью,

 

 

достаточно перспективной является

ных ППЭ и электродных ансамблей

селективностью и отсутствием энер-

 

 

механическая модификация поверх-

на их основе [188-191]. Сходная

гетических затрат при изменении

 

 

ности мембран (ее профилирова-

задача была решена в [144, 192],

состава окружающей среды [232].

 

 

ние), приводящая к увеличению их

где удалось из доступных мономе-

Механизм высокой эффективности

 

 

влагоемкости и проводимости.

ров получить мембранные прото-

реальных транспортных процессов

 

 

Исследования по созданию

нопроводящие системы, характе-

в природных мембранах до сих пор

 

 

новых усовершенстованных мем-

ризующиеся удовлетворительными

не выяснен. Еще более загадочным

 

 

бранных систем продолжаются.

прочностными характеристиками,

оставался наблюдаемый в природ-

 

 

Так, например, в [221] предложены

влагосодержанием и протонной

ных системах эффект асимметрии

 

 

сульфированные поли(фталазанон-

проводимостью [162].

транспорта, при котором прони-

 

 

эфиркетоны), наполенные суль-

Перечисленные результаты,

цаемость мембран существенно

 

 

фонированными наночастицами

по-видимому, представляют собой

изменяется при смене направления

 

 

SiO2-SO3H. В [222] получены поли-

неполный список достижений

потока или градиента концентрации

 

 

блоксополимеры сульфонирован-

в области создания и изучения ионо-

компонентов.

 

 

ного полиэфиркетона, содержащие

обменных мембран. Но они пока-

В природе системы, в которых

 

 

звенья бензофенона и метильные

зывают, что полимерные мембраны

перенос компонентов в одном

 

 

фрагменты, способные к сшива-

типа Нафион сохраняют высокую

направлении идет быстрее, чем

 

 

нию под действием УФ-излучения,

конкурентоспособность в ряду раз-

в другом, встречаются достаточно

 

 

в [223] – сшивающиеся сульфони-

работанных на данный момент про-

часто. Наиболее известным приме-

 

 

рованные полиариленэфиры, рас-

тонопроводящих материалов.

ром здесь является перенос ионов

 

 

творимые в органических раство-

Однако для метанольных топлив-

щелочных металлов через клеточные

 

 

рителях и способные образовывать

ных элементов Нафион, несмотря

мембраны, когда движение ионов

 

 

гибкие и прозрачные мембраны

на высокий уровень разработок,

может быть направлено против

 

 

при отливке из растворов.

по своим потенциальным возмож-

градиента их концентрации [233].

 

 

В работе [224] предложен новый

ностям уступает некоторым поли-

Асимметрия переноса через мем-

 

 

класс амфифильных органо-

конденсационным мембранам.

браны клеток млекопитающих была

 

 

неорганических гибридных мем-

Для высокотемпературных топлив-

показана в большом числе работ

 

 

бран, полученных золь-гель методом

ных элементов более перспективны

[234-236]. Такие мембраны имеют

 

 

на основе мостиковых полисилок-

поликонденсационные мембраны,

сложную структуру. С одной их

 

 

санов с кислотными фрагментами

особенно на основе полибензими-

поверхности расположены крупные

 

 

фосфорновольфрамовой кислоты.

дазолов [147, 227-229]. Некоторые

поры, а с другой – мелкие. Однако

 

 

Авторы [187] предложили исполь-

другие работы, связанные с мем-

просто различие строения поверх-

 

 

зовать в качестве высокоэффектив-

бранами с высокой проводимостью

ностей мембран не может служить

 

WWW.NANORU.RU | ТОМ 3 | №11–12 2008 | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ОБЗОРЫ

89

НАНО обзоры

объяснением наблюдаемой асимметрии. Это было продемонстрировано в [237], где предпочтительное направление движения ионов определялось не только ориентацией мембраны, но и природой ионов. Так, при низкой концентрации соли для ионов Ca2+ и положительных ионов этидия бромида предпочтительным было одно направление, а для положительных ионов пропидия и гомодимера этидия – другое. Важно также отметить, что это различие не наблюдалось при высокой концентрации соли: для всех указанных ионов предпочтительным становилось одно направление движения ионов.

Асимметрия транспортных характеристик искусственных мембран в течение достаточно длительного времени не воспринималась научным сообществом. Данному факту можно найти две основные причины. Во-первых, еще недавно все теоретические модели всегда предсказывали симметрию процессов переноса. Во-вторых, наличие асимметрии требует достаточно аккуратного выяснения условий ее проявления: в определенных случаях на асимметричных мембранах можно создать вечный двигатель. Видимо, этими причинами можно объяснить тот факт, что первые эксперименты [238, 239], в которых была продемонстрирована асимметрия диффузионной проницаемости, не привлекли особого внимания. В этих работах эффекты асимметрии были обнаружены на ионообменных мембранах МК-40 и МК-41, модифицированных противоионами тетрабутиламмония и додецилсульфата натрия, соответственно. В результате такого модифицирования фактически были получены двухслойные мембраны, обладающие резко выраженным эффектом асимметрии транспорта. Коэффициент асимметрии Q (отношение проницаемостей в разных направлениях) имел экстремальную зависимость от перепада концентрации соли на мембране (рис. 14). Обратим внимание на значительную асимметрию транспор-

та, которую ни в коей мере нельзя отнести к ошибкам эксперимента.

С позиций сегодняшнего дня вполне приемлемым выглядит и данное (правда, качественное) в [238] объяснение механизма наблюдавшейся асимметрии. К единственному «недостатку» данной работы можно отнести динамический характер двухслойности мембраны: в процессе транспорта ионов было возможное перераспределение модифицирующего агента по мембране и его «вымывание». К тому же, данная система не позволяла построить наглядную и простую модель, обладающую асимметрией транспорта. Видимо, по этим причинам эти работы не были оценены в свое время в должной мере.

Эффекты асимметрии на искусственных мембранах с четко определенной структурой, допускающей и теоретическое описание, удалось обнаружить лишь несколько лет назад, что вызвало всплеск исследований, направленных на поиск и объяснение эффектов асимметрии. Основная особенность этих мембран – нанометровый размер пор. При этом следует отметить, что эти искусственные мембраны, проявляющие асимметрию транспорта, были созданы по технологии, предложенной российскими учеными [240, 241]. Речь идет о трековых мембранах, которые получаются бомбардировкой пленок высокоэнергетическими ионами, при которой формируются узкие каналы, подвергаемые после-

Рисунок14|Коэффициент асимметрии в зависимости от перепада концентрации электролита

дующему травлению до требуемых размеров (см. раздел 4).

В работе [242] по специальной методике, используемой при создании трековых мембран [241], и путем травления была получена полиэтилентерефталатная мембрана с одиночной порой нанометрового размера, которой была придана коническая форма. Диаметр основания усеченного конуса равнялся 500 нм, диаметр сечения – 2 нм, длина поры составляла 12 мкм. Полученная мембрана была катионселективной, поскольку известно, что полиэтилентерефталатные мембраны заряжаются отрицательно вследствие диссоциации − COOHгрупп, так что перенос положительно заряженных ионов, в данном случае K+ , в сторону их меньшей концентрации идет быстрее, чем отрицательно заряженных ионов Cl, в результате в систем появляется ток в отсутствие внешнего потенциала на мембране (но, естественно, при наличии градиента концентрации соли). Асимметрия транспорта ионов в таких мембранах была показана в [241, 243]. Предложенная модель движения ионов в электрическом поле с учетом их взаимодействия с поверхностью стенок пор показала наличие асимметрии среднего потока ионов в периодическом поле и сильную зависимость коэффициента асимметрии от соотношения диметров основания и сечения конуса.

Детальное исследование этого процесса было выполнено в [244], где использовались плиэтелентерефталатные мембраны толщиной L = 12 мкм с коническими порами, радиус горловины которых составлял от 1.5 до 18 нм, а радиус основания лежал в пределах 300-370 нм. В этих экспериментах рассматривался перенос ионов через поры, когда по разные стороны мембраны находятся растворы KCl различной концентрации – 0.1 и 1.0 М. Измерялся ток в отсутствие перепада напряжения на мембране и ток при наличии перепада напряжения. Асимметрия переноса фиксировалась по величине тока, устанавливающегося

90

ОБЗОРЫ | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ТОМ 3 | №11–12 2008 | WWW.NANORU.RU

в отсутствие внешнего потенциала на мембране при различных направлениях концентрационного градиента. Величину асимметрии определяли по отношению токов, текущих от горловины к основанию и от основания к горловине (фактически отношение проницаемостей Q). Соответствующие состояния системы показаны на рис. 15. Мембрана становится селективной, как уже отмечалось выше, когда двойные электрические слои, формирующиеся на поверхности каналов, начинаю играть заметную роль в транспортных процессах, т.е. дебаевский радиус становится сопоставимым с размером пор.

Эффект асимметрии обусловлен изменением соотношения толщины двойного электрического слоя и размера пор при различных конфигурациях системы. То есть когда концентрация раствора выше со стороны основания поры, уменьшение толщины двойного слоя происходит на существенно большем участке, чем в противоположном случае, что схематически отображено на рис. 15.

В работе [198] эффект асимметрии был обнаружен на мембранах МФ-4СК, неоднородно модифицированных наночастицами гидратированного оксида циркония. Измеренные коэффициенты проницаемости различались на 40 %, различие зависело от концентрации раствора. Здесь, очевидно, работает другой механизм асимметрии, связанный с взаимным влиянием, опосредованным полимерной матрицей, внедренных наночастиц на транспорт ионов. Детальное прояснение механизма в этом случае требует проведения дополнительных исследований.

Для объяснения асимметрии транспорта в рассмотренной выше системе конических пор не потребовалось привлекать принципиально новых теоретических положений, помимо тех, что были заложены в классических работах школы Дерягина [17, 245–248] по мембранному транспорту. Речь идет об учете вклада поверхностных сил

НАНО обзоры

Рисунок15|Два различных состояния системы, отвечающие асимметрии переноса. Пунктиром условно обозначена граница двойного электрического слоя

в мембранный транспорт. Новым было только рассмотрение именно каналов конической формы нанометрового размера. Детальные расчеты тока ионов для конических пор были проведены в [249]. В отсутствие внешнего потенциала поток ионов через канал (моль/с) может быть представлен в виде

Ji =

 

 

cit cib

 

,(5.1)

L

Zie

 

 

 

dzexp[

Veff (z)]/ Dih2

(

 

 

0

k

T

 

 

B

 

 

 

 

где индексом i отмечен сорт ионов, Zi  – заряд ионов, Di  – их коэффициент диффузии, z – координата вдоль оси канала, h(z) – ради-

ус поры в точке z, Veff (z) – эффективный потенциал взаимодействия

ионов с поверхностью поры. Поскольку, как уже отмечалось,

распределение эффективного потенциала зависит от поля концентрации в поре, то потоки ионов также будут зависеть от этого поля, т.е. будет наблюдаться эффект асимметрии. В принципе, природа асимметрии в данной системе достаточно очевидна: при переносе в разных направлениях поля концентрации в области поры существенным образом различаются, различаются конфигурации двойных электрических слоев, так что ионы по-разному взаимодействуют с поверхностью стенок поры, и эффективные коэффици-

енты переноса оказываются различными. Есть еще один фактор, могущий сказаться на коэффициентах переноса, – зависимость коэффициентов диффузии от концентрации ионов. Опять же, различие полей концентрации для переноса в разных направлениях приведет к разным эффективным коэффициентам диффузии.

Позднее эффект асимметрии был теоретически объяснен и в работе [250], где рассматривалась дискретная модель транспорта ионов, согласно которой ионы перемещаются по активным центрам, характеризуемым различными значениями энергии связи. Имеется достаточно прозрачная аналогия между этой моделью и моделью, рассмотренной в [249]: в обоих случаях имеется неоднородное по длине канала энергетическое взаимодействие ионов с поверхностью стенок пор.

Еще одно принципиально важное свойство моделей, предсказывающих асимметрию транспорта, состоит в их нелинейности. Отметим, что при сближении концентраций электролита по разные стороны мембраны или при слабом отклонении системы от равновесия асимметрия в коэффициентах переноса в предложенных моделях не наблюдается. Это принципиально важное обстоятельство, иногда не учитываемое при построении моделей асимметричного транспорта.

WWW.NANORU.RU | ТОМ 3 | №11–12 2008 | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ОБЗОРЫ

91

НАНО обзоры

Восстановление симметрии при сла-

 

 

 

 

бом отклонении системы от равно-

 

 

весия совершенно необходимо,

 

 

в противном случае можно было бы

 

 

создать вечный двигатель на таких

 

 

асимметричных мембранах.

 

 

В зарубежных работах, посвящен-

 

 

ных эффектам асимметрии транс-

 

 

порта, не только не отражаются

 

 

в полной мере пионерские экспе-

 

 

риментальные исследования рос-

 

 

 

 

 

Рисунок16|Проницаемость мембран с фос-

сийских авторов, но заново откры-

 

ваются некоторые сформулирован-

 

фатным слоем (а) и без фосфатного слоя (б)

 

по водороду при различных направлениях

ные ими теоретические положения.

 

 

потока: 1 – течение со стороны керамиче-

Так, авторы работы [249] в каче-

 

ского слоя, 2 – со стороны металлической

стве принципиально нового факта,

 

подложки

 

выявленного в их модели, отмеча-

 

 

ли, а чуть раньше на это было ука-

ем и забивки конусообразных пор

зано в [251], что притяжение ионов

(или других компонентов раство-

[253]. Однако такой механизм

ра) к поверхности стенок канала

является слишком примитивным,

приводит к ускорению транспорта

чтобы осуждать его в рамках данно-

через мембраны. Здесь следует отме-

го обзора.

тить, что этот аспект мембранно-

 

 

го транспорта не является новым.

ТРАНСПОРТ ГАЗА

Замедление или ускорение транс-

В НАНОМЕТРОВЫХ КАНАЛАХ

порта компонентов через поры

 

 

при наличии такого взаимодействия

 

Интересно отметить, что трековые

отмечалось уже давно [17] и состав-

мембраны с конусообразными пора-

ляет основу теории мембранных

ми проявляют эффект асимметрии

процессов, разработанной в школе

транспорта не только электролитов,

Б.В. Дерягина.

но и газов [254, 255]. В этих работах

Еще один возможный вариант

исследовалась проницаемость тре-

проявления эффекта асимметрии

ковых мембран с конусообразны-

был описан в работе [252], где пока-

ми порами нанометрового размера.

зано, что бислойные мембраны могут

Было показано, что проницаемость

иметь асимметричные транспорт-

по водороду и диоксиду углерода

ные характеристики, но если только

может измениться почти в 2 раза

они являются активными, т.е. когда

при смене ориентации мембраны

параметры мембраны, в частности,

по отношению к потоку. Скорость

падения потенциала на поверхно-

переноса выше, когда газ подается

сти, обращенной к потоку, зависят

со стороны более узкой горловины

от концентрации электролита. Такого

поры. Очевидно, что в данном слу-

рода асимметрия является в некото-

чае асимметрия обусловлена именно

ром смысле очевидной, поскольку

нанометровыми размерами пор тре-

неявно заранее предполагает изме-

ковых мембран.

нение характеристик мембраны

 

Значительный эффект анизо-

при смене ее ориентации по отноше-

тропии наблюдался и в металло-

нию к потоку. Изменение характери-

керамических многослойных мем-

стик мембраны неявно присутству-

бранах [81, 256, 257]. Мембрана

ет и в других рассмотренных выше

состояла из подложки, изготовлен-

моделях, однако там оно достаточно

ной на основе пористой нержаве-

прозрачно объясняется физическим

ющей стали SS16L и нанесенного

влиянием раствора на граничные

на подложку тонкого слоя рутила.

слои в каналах мембраны.

Такая мембрана имела поры раз-

Асимметрия мембранного

мером в несколько микрометров.

транспорта может быть следстви-

На внутреннюю поверхность пор

мембран наносился слой ката-

лизатора (Cu0,03Ti0,985Oδ), расчетная толщина которого составляла

0.1-0.18 нм. Мембраны модифицировались путем нанесения на металлокерамическую мембрану (со стороны керамического слоя) тонко-

го слоя из P0,03Ti0,97O2. Этот слой характеризовался порами размером

около 2 нм. Исследование проницаемости мембраны по водороду показало, что она характеризуется сильной анизотропией: проницаемость при течении со стороны фосфатно-титанового покрытия более чем в 2 раза выше проницаемости при подаче газа со стороны металлической подложки (рис. 16). Анизотропия проницаемости наблюдалась и для мембран без фосфатно-титанового покрытия, однако здесь она составляла около 10 %. От направления потока газа зависела и производительность мембран.

Наблюдаемый эффект имеет принципиальное значение поскольку в последнее время стал интенсивно развиваться мембранный катализ [10, 11, 258, 259], причем здесь, как правило, используются мембраны с наноразмерными порами. Переход к наноразмерным порам связан с тем, что в этом случае резко увеличивается площадь поверхности, к тому же типичные катализаторы сами являются наноразмерными частицами, что приводит в конечном итоге к повышению эффективности каталитических процессов.

Следует заметить, что незначительная анизотропия потока (в переделах 10 %) наблюдалась и ранее [260], на многослойных мембранах, в которых в качестве поддерживающего слоя использовался α-Al2O3, из которого также формировалось несколько слоев с порами в десятки и сотни нанометров, а в качестве слоя с нанометровыми порами выступали либо γ-Al2O3, либо SiO2 , либо оба эти слоя.

Незначительная асимметрия в направлении потоков может быть объяснена следующим образом. Поток газа через пористое тело можно представить в виде [261]

92

ОБЗОРЫ | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ТОМ 3 | №11–12 2008 | WWW.NANORU.RU

j =

1

(

4 ke

8kBT

+

be

p) p, (5.2)

k

T

πm

 

 

 

3

 

η

 

B

 

 

 

 

 

 

 

где ke и be – константы, характеризующие пористое тело, η – вязкость газа. Из формулы (5.2) видно, что поток зависит не только от параметров пористого тела, но и от среднего давления p , при котором осуществляется течение газа. Поскольку при различных направлениях течения перенос через пористые слои осуществляется при разных средних давлениях, то может проявиться анизотропия проницаемости мембран. В рамках такой модели, как показано в [260], можно добиться согласия с экспериментом по асимметрии проницаемости мембран, когда ее величина не превышает 10-15%.

По-видимому, этим же фактором можно объяснить наблюдавшуюся в [262] в процессе Фишера-Тропша анизотропию производительности и селективности каталитических однородных мембран сложной геометрии. По крайней мере, проведенный в [263] анализ транспорта в различных мембранах, базирующийся на соотношении (5.2), показал, что производительность мембран существенным образом зависит от их геометрии и направления потоков в них. Однако для плоских мембран, как уже отмечалось, зависимость величины потока от среднего давления позволяет объяснить лишь слабый эффект асимметрии. Более сильный эффект анизотропии в рамках подобных соображений описать не удается.

Имеются попытки [264] объяснить эффект асимметрии при течении газов в мембранах чисто геометрическими факторами. В указанной работе эффект анизотропии связывался с наличием резкой переходной зоны между слоями, характеризующимися порами разного диаметра, и анизотропией углового распределения скоростей молекул в потоке. В результате такой анизотропии средняя скорость молекул, отраженных от границы мембранных слоев, оказывается больше

средней скорости тех молекул, которые свободно пересекают границу слоев. Как следствие этого различия, в целом замедляется перенос газа от крупных пор к мелким. Эта модель содержит, однако, ряд свободных параметров, подгонкой которых авторам удалось добиться приемлемого согласия теории с экспериментом. О корректности теории можно будет судить только после независимого определения этих параметров.

Численное моделирование показывает [265], что при учете взаимодействия молекул между собой и с поверхностью стенок поры можно выявить эффект асимметрии для пор с изменяющейся шириной (в [265] асимметричные мембраны моделировались слоями шаров разного размера, что приводило к естественному уменьшению диаметра пор). Таким образом, при построении аналитическаих моделей необходимо принимать во внимание сопоставимость размера молекул диаметра пор и включать в рассмотрение силовое взаимодействие между ними.

На наш взгляд, имеется еще ряд факторов, которые необходимо принимать во внимание при объяснении эффектов асимметрии при транспорте газа через наноразмерные мембраны. Эти факторы связаны с переходом к каналам именно нанометрового размера и были отмечены для ярких представителей исследуемых наноразмерных систем – цеолитов, диаметр пор которых сопоставим с диаметром молекул. Цеолиты используются в различных областях как носители катализаторов, адсорбенты и разделительные мембраны [266]. Ниже указаны основные особенности переноса в ультратонких каналах, уже обсуждавшиеся в периодической литературе. И, как нам представляется, без учета этих факторов объяснить асимметрию транспорта в наноразмерных мембранах вряд ли удастся.

П о в е р х н о с т н ы е с и л ы . Поверхностные силы, ответственные за адсорбцию газов, действу-

НАНО обзоры

ют и в каналах. Радиус действия этих сил достигает десятков нанометров, поэтому и их следует принимать во внимание при анализе транспорта, когда радиус каналов становится сопоставим с радиусом действия поверхностных сил. Учет влияния дальнодействующей части поверхностных сил на перенос газов в нанометровых капиллярах был впервые произведен в [267, 268], где показано, что поверхностные силы существенно влияют на скорость потока газа, вызванного градиентами температуры или давления. Для потоков, вызванных градиентом температуры, скорость переноса может увеличиться в несколько раз.

Поверхностная диффузия .

Взаимодействие молекул газа с поверхностью стенок капилляра во многом определяет и поверхностный диффузионный перенос газовых молекул. При анализе течения газа в наноразмерных капиллярах диффузионный перенос по поверхности становится сравнимым с переносом в газовой фазе. Роль поверхностной диффузии достаточно подробно обсуждалась в работах [269-272], где продемонстрировано, что для корректного описания переноса молекул следует использовать кинетическое уравнение для функции распределения адсорбированных молекул. Соответствующее уравнение было решено в работе [270].

Проведенные расчеты показали, что зависимость коэффициента диффузии от степени заполнения поверхности является очень сильной: с хорошей степенью точности она аппроксимируется формулой

D = D

1

 

.

(5.3)

 

 

c

0 1

θ

 

Отметим, что рост коэффициента диффузии, предсказываемый этой формулой при высоких степенях заполнения, был экспериментально подтвержден для цеолитов [273].

Ситовой эффект. Для каналов, размер которых близок к размеру молекул (что имеет место в цео-

WWW.NANORU.RU | ТОМ 3 | №11–12 2008 | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ОБЗОРЫ

93

НАНО обзоры

литах), движение атомов является практически одномерным и квантовые эффекты могут наблюдаться не только при пониженных температурах, когда следует учитывать подбарьерное туннелирование атомов, но и при комнатных температурах как результат квантования радиального движения атомов [274]. Энергия радиального движения при его квантовании задается следующим простым соотношением

E = 2γ2

?2m1

(2Rσ)2

,

rn

n

 

 

 

 

n = 0,1,2...,

(5.4)

где ? – постоянная Планка, σ – диаметр твердой сердцевины молекул, γn– числа порядка единицы.

Поскольку величина 2Rσ может быть достаточно малой, то энергия нулевых колебаний Er0 и расстояние между уровнями Er1 Er0 могут быть очень большими. Так, при 2Rσ = 0.1 нм расстояние между уровнями составляет величину (E1 E0 )/ kB = 428 K. При температурах существенно ниже этой величины движение атомов будет действительно одномерным, поскольку радиальное движение оказывается полностью замороженным.

Характер транспорта молекул в каналах радикально изменяется еще в одном случае, когда величина Er0 превышает глубину потенциальной ямы V, обусловленной действием поверхностных сил. В этом случае становится невозможной адсорбция молекул, более того, появляется своеобразный потенциальный барьер для входа молекул в канал. Причем этот барьер увеличивается с ростом размера молекул, т.е. канал действует как сито, хотя формально, по геометрическим характеристикам, молекулы могут входить в него. Может даже возникнуть парадоксальная ситуация, когда более мелкие молекулы, в отличие от крупных, не смогут попасть в канал. Например, для гелия

V / kB ≈ 200 K, σ ≈ 0.3нм, а для неона V / kB ≈ 1000 K, σ ≈ 0.32нм,

и каналы диаметром 0.4 нм недо-

94

Рисунок17|Зависимость относительного потока от температуры для этана.

T0 = 296 K, j0 = 8 .

ступны для атомов гелия, но доступны для более крупных атомов неона.

Квазиодномерность течения в наноканалах. Как уже отмечалось выше, на практике используются системы, диаметр каналов в которых может не превышать удвоенного диаметра молекул, тогда одни молекулы способны блокировать движение других и оно действительно становится одномерным. Каналы такого размера имеются у цеолитов. Для достаточно широко распространенного цеолита ZSM-5, например, отношение диаметра канала к диаметру атома аргона составляет всего 1.6. Так что даже движение атомов благородных газов в каналах этого цеолита можно считать одномерным. Сопоставимость диаметра атомов или молекул с диаметром канала предопределяет и высокую селективность мембран на основе цеолитов, что также вызывает повышенный интерес к подобным системам.

Транспорт в квазиодномерных каналах проявляет ряд особенностей. Так, в [275] показано, что для слабосорбирующихся газов поток растет линейно с перепа-

дом давления, тогда как при сильной адсорбции поток достаточно быстро выходит на постоянное значение. Было также установлено [276], что наблюдаются отклонения от закона Эйнштейна, определяющего зависимость среднего квадрата смещения от времени. Наблюдалось также резкое (более чем на порядок) увеличение коэффициента диффузии при росте степени заполнения каналов цеолитов молекулами [277], что мы уже отмечали выше. Достаточно неожиданно ведет себя и селективность мембран из цеолитов [275, 277-279]. Было отмечено сильное изменение селективности, определенной как относительное изменение концентраций на входе и выходе

 

c

 

 

 

c

 

 

ϕ =

 

 

 

 

/

 

 

 

,

 

 

 

 

 

1

c

i

1

c

f

 

 

 

 

 

 

 

 

где индексы i и  f относятся к концентрациям на входе и выходе соответственно от соотношения компонентов в газовой смеси. Так,

для смеси n− C4H10 и CH4 при соотношении компонентов 5:95 и темпе-

ратуре 300 К селективность достигает максимального значения, равного 380. Повышение температуры

ОБЗОРЫ | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ТОМ 3 | №11–12 2008 | WWW.NANORU.RU

до 623 К при составе 50:50 – поток метана становится в полтора раза больше потока бутана. Разительное изменение селективности с составом и температурой наблюдалось и для других газов.

Наблюдаемые в экспериментах «аномалии» были описаны в работах [280, 281], где отмечалось, что в случае однокомпонентных систем в одномерных каналах важную роль играют кластеры молекул, поскольку передача возбуждения по ним носит безбарьерный характер. Наличие кластеров приводит к увеличению коэффициента диффузии с ростом плотности газа, поэтому притяжение между молекулами оказывает значительное влияние на транспорт в квазиодномерных каналах. В качестве иллюстрации на рис. 17 проведено сравнение теоретических и экспериментальных зависимостей относительного потока от относительной температуры. Видно, что эта зависимость является достаточно сложной, однако теория хорошо совпадает с экспериментальными данными. Наблюдаемый ход экспериментальной кривой можно объяснить следующим образом. При низких температурах тепловое движение «замораживается» и поток стремится к нулю, поскольку молекулы не способны преодолеть потенци-

альные барьеры, создаваемые кристаллом цеолита. При повышении температуры активируется тепловое движение, степень заполнения еще высока, и перенос осуществляется за счет коллективных эффектов: передача возбуждения идет по кластерам с малой энергией активации. Дальнейший рост температуры приводит к исчезновению кластеров и уменьшению коэффициента диффузии из-за уменьшения степени заполнения и появления потенциального барьера для диффундирующих молекул. Наконец, при более высоких температурах снова идет рост коэффициента диффузии за счет аррениусовского фактора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный выше анализ показывает, что мембранные технологии в настоящее время являются одними из самых востребованных. Об этом говорят и разнообразие используемых на практике мембран, и широкий спектр их использования в самых актуальных направлениях жизнедеятельности человека (энергетика, экология, медицина, химическая и нефтегазовая промышленность, опреснение и очистка воды и т.д.). Все это возрождает интерес исследователей и к изучению свойств мем-

НАНО обзоры

бран, и к разработке мембран нового поколения. Мембраны нового поколения могут быть, несомненно, созданы только в рамках нанотехнологий, способных повысить эффективность их работы на порядки. Переход на наноразмерный уровень требует привлечения новых идей и развития теоретической и экспериментальной баз исследований. Как видно из ряда приведенных выше примеров, в наноразмерных мембранах наблюдаются эффекты, еще не нашедшие своего объяснения в рамках существующих моделей. Надеемся, что этот обзор даст дополнительный импульс к расширению исследований и привлечению нанотехнологий в мембранную науку и практику.

Авторы выражают благодарность за помощь при подготовке материалов статьи

Березкину В.В., Воротынцеву В.М., Григорьеву Г.В., Десятову А.В., Дзюбенко В.Г., Дубяге В.П., Заболоцкому В.И., Казанцевой Н.Н., Мартынову П.Н., Никоненко В.В., Новицкому Э.Г., Хотимскому В.С., Ямпольскому Ю.П.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

12.

Нанотехнология в ближайшем будующем: прогноз направления иссле-

 

 

дований. Пер. с англ., ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямс, М. Аливисатос, М. :

 

1. www.aqua.vrn.ru

Мир. 2002.

 

2. www.grasys.ru

13.

Ребиндер П.А., Фукс Г.И.. Успехи коллоидной химии. М.: Наука, 1973.

 

3. www.aspect.ru

С.5.

 

4. www.filterprom.ru

14. Baker R. B. // Membrane Technology and Applications. Second Edition. John

5. www.kerc.ru

Wiley and Sons Ltd. 2004.

 

6. Коротеев А.С., Десятов А.В. // Труды международной научно-

15.

Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. // Перенос ионов в мембранах. Наука.

практической конференции «Технологии и оборудование для опреснения

Москва. 1996. 392 С.

 

морской воды применительно к условиям каспийского региона» / Под ред.

16.

Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.:

 

А.В.Десятова. Актау, 2003.

Наука, 1985.

 

7. Десятов А.В., Асеев А.В., Подымова О.А., Баранов А.Е., Егоров А.В.,

17.

Чураев Н.В. Физикохимия процессов массопереноса в пористых телах.

 

Казанцева Н.Н., Прохоров И.А. // Критические технологии. Мембраны.

М.: Химия, 1990.

 

2007. № 3 (35). С. 18 – 34.

18.

Филиппов А.Н., Старов В.М. // Критические технологии. Мембраны.. №

8. Gryaznov V.M. USSR Patent 274,092, August 27, 1964.

1(17), 2003, стр. 36-39.

 

9. Грязнов В.М. //,Докл. АН СССР, 1969, 189, 794-796.

19. Nametkin N.S., Topchiev A.V., Durgaryan S.G. // J. Polym. Sci., Part C. 1964.

10. Терещенко Г.Ф., Орехова Н.В., Ермилова М.М., // «Критические техно-

P. 1053.

 

логии». Мембраны.. № 1(33), 2007, стр. 4-20.

20.

Наметкин Н. С., Хотимский В. С., Дургарьян С. Г. // Докл. АН СССР.

 

11. Терещенко Г.Ф., Малыгин А.А., Ермилова М.М., Орехова Н.В.,.Волков

1966. Т. 166. С. 1118.

 

В.В, Лебедева В.И.,.Петрова И.В, Цодиков М.В., Тепляков В.В., Трусов

21.

Густов В.Ф., Чекалов Л.Н., Талакин О.Г., Иващенко С.Г., Дургарьян С.Г.,

Л.И., Моисеев И.И. // Катализ в промышленности, 2008.

Новицкий Э.Г. // Труды Первой Всесоюзной конференции по мембранам

 

и мембранным методам разделения. 1973. С. 175

 

WWW.NANORU.RU | ТОМ 3 | №11–12 2008 | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ОБЗОРЫ

95

НАНО обзоры

22.Тепляков В.В., Евсеенко А.Л., Новицкий Э.Г., Дургарьян С.Г. // Пластмассы. 1978. Т. 5. С. 49.

23.Bouchilloux J., Fabre A., Faure A. // USSR Pat. 638,264. 1970.

24.Yampol’skii Yu. P., Volkov V.V. // J. Membr. Sci. 1992. V. 64. P. 191.

25.Masuda T., Isobe E., Higashimura T., Takada K. // J. Am. Chem. Soc. 1983. V.105. P.7473.

26.Бокарев А.К., Волков В.В., Калюжный Н.Э., Литвинова Е.Г., Хотимский В.С., Ямпольский Ю.П. // Докл. Акад. Наук. 1989. Т. 305. №1. С. 117

27.Schultz J., Peinemann K.-V. //. J. Membr. Sci. 1996. V. 110. P. 37.

28.Masuda T., Tang B.-Z., Higashimura T. // Polym. J. 1986, V. 18, P. 565;

29.Volkov V.V., Khotimsky V.S., Platé N.A. // Proc. 4th Int. Conf. Pervap. Proc. Chem. Ind., December 3–7. Ft. Lauderdale. 1989. P. 169.

30.Волков В.В. // Изв. РАН. Сер. хим. 1994. №2. С. 208.

31.Volkov V.V. // Polym. J. 1991. V. 23. No 5. P. 457.

32.Srinivasan R., Auvil S.R., Burban P.M. // J. Membr. Sci. 1994, V. 86. P. 67.

33.Nagai K., Masuda T., Nakagawa T., Freeman B.D., Pinnau I. // Prog. Polym Sci. 2001. V. 26. P. 721.

34.Ямпольский Ю.П. // Успехи химии. 2007. Т. 76. № 1. С. 66.

35.Hofman D., Heuchet M., Yampolskii Yu., Khotimskii V., Shantorovich V. // Macromolecules. 2002. V.35. P. 2129.

36.Хотимский В. С., Литвинова Е. Г., Мелехов В. М., Петрушанская Н. В., Рощева Г. В., Федотов В. Б., Фельдблюм В. Ш. // Патент РФ № 1823457. 30 июля 1991 г.

37.Суровцев А. А., Петрушанская Н. В., Карпов О. П., Хотимский В. С., Литвинова Е. Г. // Патент РФ №2228323. 2004 г.

38.Платэ Н. А., Хотимский В. С., Литвинова Е. Г. // Патент РФ № 1690365. 15 апреля 1998 г.

39.Волков В.В., Бузин О.И., Ушаков Н.В., Финкельштейн Е.Ш., Хотимский В.С., Литвинова Е.Г. // Патент РФ №2263691 от 10.11.2005.

40.Syrtsova D., Shkrebko O., Teplyakov V., Khotimskii V., Roizard D., Grinshpan

D.// Desalination. 2006. V. 200. P. 253.

41.Feron P.H.M., Volkov V.V., Khotimsky V.S., Teplyakov V.V., // NL1026537 (PCT/NL2005/000465)

42.Волков А.В., Хотимский В.С., Паращук В.В., Стаматиалис Д., Весслинг М., Волков В.В., Платэ Н.А. // Патент РФ №2297975 от 27.04.2007.

43.Modigell M., Schumacher M., Teplyakov V.V., Zenkevich V.B. // Desalination. 2008. V. 224. P. 186.

44.Дроздов П.Н., Колотилов Е.Ю., Воротынцев И.В., Волков В.В., Хотимский В.С. // Известия АИН им. А.М.Прохорова. Технология материалов и компонентов электронной техники. 2004. Т.7. С. 61.

45.Волков В.В., Фадеев А.Г., Хотимский В.С., Бузин О. И., Цодиков М.В., Яндиева Ф. А., Моисеев И.И. // Росс. Хим. Журн. 2003. Т. 47. № 6. С. 71.

46.Vane L.M. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2005. V. 80. P. 603.

47.Mulder M.H.V., Smolders C.A. //. Process. Biochem. 1986. V. 21. P. 35.

48.Волков В.В., Хотимский В.С., Гокжаев М.Б., Литвинова Е.Г., Фадеев А.Г., Келли С.С. // Журн. физ. химии. 1997, Т. 71. № 9. С. 1556.;

49.Fadeev A.G., Meagher M.M., Kelley S.S., Volkov V.V. // J. Membr. Sci. 2000.

V.173. P. 133.

50.Fadeev A.G., Kelley S.S., McMillan J.D., Selinskaya Ya.A., Khotimsky V.S., Volkov V.V. // J. Membr. Sci. 2003. V. 214. P. 229.

51.Volkov V.V., Fadeev A.G., Khotimsky V.S., Litvinova E.G., Selinskaya Ya.A., McMillan J.D., Kelley S.S. // J. Appl. Polym. Sci. 2004. V. 91. P. 2271.

52.www.vladipor.ru

53.www.horst.ru

54.Воротынцев В.М., Дроздов П.Н., Носырев С.А., Приписнов А.Е. // Высокочистые вещества. 1987. № 4. С. 137.

55.Воротынцев В.М., Кириллов Ю.П., Дроздов П.Н. // Теорет. основы хим. технологии. 2003. Т. 37. № 1. С. 58.

56.Drozdov P.N., Kirillov Y.P., Kolotilov E.Y., Vorotyntsev I.V. // Desalination. 2002. V. 146. P. 249.

57.Воротынцев В.М., Кириллов Ю.П., Дроздов П.Н. // Теорет. основы хим. технологии. 2005. Т. 39. №4. С. 420.

58.Vorotyntsev V.M., Drozdov P.N. // Sep. and Purif. Technol. 2001. V. 22-23. P. 367.

59.Воротынцев В.М., Дроздов П.Н., Воротынцев И.В., Муравьев Д.В. // Докл. Акад. Наук., Сер. Хим. 2006. Т. 411. № 4. С. 496.

60.Vorotyntsev V. M., Drozdov P. N., Kolotilov E. Y. // Desalination. 2002. V. 149.

P.23.

61.Vorotyntsev I. V., Drozdov P. V., Shablikin D. N., Gamajunova T. V. // Desalination. 2006. V. 200. № 1 – 3. P. 379.

62.Korikov A. P., Sirkar K. K. //. J. Membr. Sci. 2005. V. 246. P. 27.

63.Волков А. В., Корнеева Г. А., Терещенко Г. Ф. // Успехи химии. 2008.

64.Volkov A.V., Stamatialis D.F., Khotimsky V.S., Volkov V.V., Wessling M. and Plate N.A. // Desalination. 2006. V. 199. P. 251.

65.Паращук В. В., Волков А. В. // Крит. технол. Мембраны. 2008. Т. 37. С. 25.

66.Словецкий Д. И., Чистов Е. М. // Труды Международного симпозиума по водородной энергетике. Москва. Изд-во МЭИ. 2005. С. 175.

67.Словецкий Д.И., Чистов Е. М., Бурханов Г. С., Рошан Н. Р., Горина Н. Б., Кольчугина Н.Б., Кореновский Н.Л. //. Труды 2-ого международного симпозиума по водородной энергетике. Москва. МЭИ. 2007. С.?

68.Словецкий Д. И., Чистов Е. М., Рошан Н. Р. //Альтернативная энергетика и экология. 2004. №1. С. 54.

69.Барелко В. В., Иванюк А. Г., Данишевский А. Л., Чепеленко В. Н., Иванов И. В., Бризицкий О. Ф., Терентьев В. Я., Быков Л. А. //. Сб. документов и материалов Четвертого международного симпозиума «Водородная энергетика будущего, нанотехнологии и металлы платиновой группы в странах СНГ». Москва. МИРЭА. 2008. С. 34.

70.Дытнерский Ю. И. Мембранные процессы разделения жидких смесей. М.: Мир, 1975.

71.Свитцов А.А. Введение в мембранные технологии. М.: ДеЛи принт. 2007.

72.www.technofilter.ru.

73.Дзюбенко В. Г. // Критические технологии Мембраны. 2004. №23. С.21.

74.Бон А.И., Дзюбенко В.Г., Поляков В.А., Кудряшов В.Л., Дубяга В.П., Поворов А.А. // Вода и водные технологии. 2005. № 7. С. 10.

75.Грибков В. Н., Горобец Б. Р., Покровский Д. Д. // Патент № 2079349 от 20 мая 1997 г.

76.Грибков В. Н., Горобец Б. Р., Покровский Д. Д. // Патент № 2164444 от 27 марта 2001 г.

77.Грибков В. Н., Горобец Б. Р., Покровский Д. Д. // Патент № 2170610 от 20 июля 2001 г. (зарегистрирован в Малайзии)

78.Григорьев Г.В., Мартынов П.Н., Ягодкин И.В. и др. // Новые промышленные технологии, 2004, № 3, с. 44 – 48.

79.Efanov A.D., Martynov P.N., Bogdanovich N.G., Boltoev Yu.D., Grigor’ev G.V., Konovalov E.E.// The 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-11). Avignon, France, 2005, p 209 – 223.

80.Григорьев Г.В., Мартынов П.Н, Ягодкин И.В. // Научная сессия МИФИ. Ультрадисперсные (нано–) материалы. М, 2003, т.8, с. 258 – 259.

81.Магсумов М.И., Федотов А.С., Цодиков М.В., Тепляков В.В., Шкребко О.А., Уваров В.И, Трусов Л.И., Моисеев И.И.// Российские нанотехнологии. 2006. Т. 1. С. 142.

82.www.tracpore.ru.

83.Мчедлишвили Б.В., Березкин В.В., Олейников В.А. и др.// Кристаллография, 2006. Т.51. № 25. С.169.

84.Гольданский В.И., Ланцбург Е.Я., Ямпольский П.А. // Письма в ЖЭТФ. 1975. Т.21. №12. С. 365.

85.Каплан И.Г., Митерев А.М. // Химия высоких энергий. 1985. Т. 19. № 3. С. 208.

86.Каплан И.Г., Митерев А.М. // Успехи химии. 1986. Т. 55. вып. 5. С. 713.

87.Kaplan I.G., Miterev A.M. // Advances in Chemical Physics. I. Prigogine and Stuart A. Rice (eds). Wiley-Interscience, N.Y., 1987, V. 68. P. 255.

88.Митерев А.М. // Российский химический журнал. 1998. Т. 42. № 4. С. 40.

89.Митерев А.М. // УФН. 2002. Т.172. № 10. С.1131.

90.Митерев А.М. // Химия высоких энергий. 1997. Т.31. №3. С.197.

91.Fleischer R.L., Price P.B., Walker R.M. // Nuclear Tracks in Solids. Principles and Applications. University of California Press. Berkely 1975. 252 p.20.

92.Дюррани С., Балл Р. Твердотельные ядерные детекторы. М.: Энергоатомиздат, 1990.263 c.

93.Apel P.Yu. // Nucl. Tracks Radiat Meas. 1991.V.19. № 1-4. P.29.

94.Spohr R. Tracks and Microtechnology. 1990. Vieweg Braunschwiling. P.21.

95.Mazzei R., Bernaola O.A., Saint Martin G., Molinari de Rey B. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1985. V.9 (B) P.163.

96.Apel P.Yu., Didik A. Yu., Kravets L.I., Kuznetsov V.I. // Nucl. Tracks. Radiat. Meas.1990. V.17. P.45.

97.Mazzei R., Bernaola O.A. // Nuclear. Instryments. and Methed in Physics. Research. 1992. V.63. P.309.

98.Fink D.,Dwivedi K.K., Muller M., Ghosk S., Hnatowicz V., Vacik J., Cervena J. // Radiat. Meas 2000. V.32.P.307.

99.Cвергун Д.И., Семенюк А.В., Могилевский Л.Ю., Березкин В.В., Нечаев А.Н., Мчедлишвили Б.В. // Коллоидный. журнал. 1991. Т.53. С.143.

100.Vilensky A.I., Zagorski D.L., Apel P.,Yu., Pervov N.V., Mchedlishvili B.V., Popok V.N., Melnik N.N..// Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2004. V.218 (B). P. 294.

101.Нечаев А.Н., Березкин В.В., Жданов Г.С. и др. //Сб. Трековые мембраны: синтез, структура, свойства и применения. Ред. Апель П.Ю., Мчедлишвили Б.В., М, 2004. С.42

102.Apel P.Yu. et al. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 2003. V. B 209. P. 329.

103.Русанова Н.А., Полукарова Г.А., Нечаев А.Н.// Гигиена и санитария, № 1988.

104.Ovchinnikov V.V., Belushkina I.A., Vorobiev E.D., Shestakov V.D.// Sep. Technol. 1992 V. 2, P. 106.

96

ОБЗОРЫ | РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ | ТОМ 3 | №11–12 2008 | WWW.NANORU.RU