Membranele compozite GlassAu cu nanoparticule de aur sintetizate în interiorul porilor pentru ionul selectiv

Denis Lebedev

1 Saint Petersburg State University, 13B Universitetskaya Emb., St Petersburg 199034, Rusia; ur.liam@omh14coo (M.N.); [email protected] (V.K.); [email protected] (M.P.)

glassau

Maxim Novomlinsky

1 Saint Petersburg State University, 13B Universitetskaya Emb., St Petersburg 199034, Rusia; ur.liam@omh14coo (M.N.); [email protected] (V.K.); [email protected] (M.P.)

Vladimir Kochemirovsky

1 Saint Petersburg State University, 13B Universitetskaya Emb., St Petersburg 199034, Rusia; ur.liam@omh14coo (M.N.); [email protected] (V.K.); [email protected] (M.P.)

Ilya Ryzhkov

2 Institutul de Modelare Computațională SB RAS, Akademgorodok 50/44, Krasnoyarsk 660036, Rusia; ur.nsark.mci@iir

3 Universitatea Federală Siberiană, Svobodny 79, Krasnoyarsk 660041, Rusia

Irina Anfimova

4 Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry (ISCh) RAS, 2 Adm. Emb. Makarova, Sankt Petersburg 199155, Rusia; ur.liam@i-avomifna (I.A.); ur.xednay@2rtna (T.A.)

Maxim Panov

1 Saint Petersburg State University, 13B Universitetskaya Emb., St Petersburg 199034, Rusia; ur.liam@omh14coo (M.N.); [email protected] (V.K.); [email protected] (M.P.)

Tatyana Antropova

4 Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry (ISCh) RAS, 2 Adm. Emb. Makarova, Sankt Petersburg 199155, Rusia; ur.liam@i-avomifna (I.A.); ur.xednay@2rtna (T.A.)

Abstract

1. Introducere

Datorită dezvoltării tehnologiilor moderne, numărul studiilor de transport al ionilor în membrane a crescut semnificativ în ultimii ani. La rândul său, tehnologiile cu membrane au găsit aplicații în domenii importante ale științei și industriei, cum ar fi tratarea apei [1,2]; separarea amestecurilor și producerea de substanțe pure [3,4]; dispozitive de conversie și stocare a energiei electrochimice [5,6]; senzori chimici și biosenzori [7]; microfluidică și bioinginerie [8,9]; etc. În ciuda potențialului imens al aplicațiilor cu membrană, există o serie de factori care limitează utilizarea acestora, de exemplu, capacitatea de separare (respingere), murdărirea și declinul fluxului. Prin urmare, este necesar să se controleze transportul și proprietățile selective ale unei membrane pentru a o păstra de orice influență cauzată de aceste limitări. Există două modalități principale de a afecta proprietățile selective ale membranei: schimbarea structurii porilor (geometria și proprietățile fizico-chimice ale suprafeței) [10,11], inclusiv utilizarea membranelor compozite [12]) sau expunerea externă (potențial transmembranar, câmpuri electrice externe [13,14,15], pH-ul soluției [16], temperatura, radiația etc.).

Membranele nanocompozite au fost dezvoltate activ în ultimul deceniu [17]. Implicarea nanostructurilor poate îmbunătăți permeabilitatea, selectivitatea și proprietățile anti-fouling ale unei membrane pentru procese de filtrare îmbunătățite. Una dintre cele mai promițătoare abordări pentru producerea unor astfel de materiale compozite este formarea de nanoparticule în interiorul structurii poroase a unei membrane. Ca și în cazul nanotehnologiei în general [18], există două metode principale [17] pentru formarea nanoparticulelor în interiorul porilor membranosi: „de sus în jos” - modificarea volumului prin amestecare (numite membrane cu matrice mixtă) și „de jos în sus” - suprafață modificare. În fabricarea membranelor nanocompozite modificate în vrac, nanoparticulele sunt dispersate într-o soluție omogenă de precursor polimeric înainte de procesul de formare finală [19]. Cu toate acestea, această metodă este dificil de utilizat, de exemplu, în sinteza membranelor solide anorganice. Tehnica de modificare a suprafeței este cea mai convenabilă metodă în acest caz [11]. Tehnica de modificare a suprafeței se referă la depunerea nanoparticulelor pe o membrană.