Введение
2. Обзор литературы 12
2.1. Механизмы транспорта через мембранные материалы 12
2.1.1. Вязкое течение 12
2.1.2. Кнудсеновская диффузия 13
2.1.3. Поверхностная диффузия 13
2.1.4. Капиллярная конденсация 14
2.1.5. Конфигурационная диффузия 16
2.1.6. Механизм «растворение-диффузия» 17
2.2. Мембраны на основе оксида графена 19
2.2.1. Методы получения оксида графена 19
2.2.2. Получение, микроструктура и газотранспортные характеристики мембран на основе оксида графена 22
2.2.3. Межслоевое пространство в оксиде графена и его стабильность при перепадах давления 28
2.3. Полимерные мембраны 30
2.3.1. Полимер с внутренней микропористостью PIM-1 30
2.3.2. Поли[3-(триметилсилил)трициклононен-7] 34
2.3.3. Полидиметилсилоксан 36
2.3.4. Физическое старение и пластификация полимеров 38
2.3.5. Полимеры в условиях пространственного ограничения 41
2.4. Мембраны анодного оксида алюминия 44
2.5. Постановка задачи 47
3. Экспериментальная часть 50
3.1. Синтез мембран анодного оксида алюминия 50
3.2. Получение композиционных мембран 52
3.2.1. Получение композиционных мембран на основе оксида графена 52
3.2.2. Получение композиционных мембран на основе высокопроницаемых полимеров 54
3.3. Методы исследования 56
3.3.1. Растровая электронная микроскопия 56
3.3.2. Спектроскопия люминесценции 56
3.3.3. УФ-видимая спектроскопия 56
3.3.4. Исследование образцов методом малоуглового рассеяния синхротронного излучения 57
3.3.5. Спектроскопия комбинационного рассеяния 58
3.3.6. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 59
3.3.7. Исследование транспортных характеристик мембран 59
3.3.8. Исследование сорбционных характеристик мембран 61
4. Результаты и обсуждение 64
4.1. Микроструктура и газотранспортные характеристики мембран анодного оксида алюминия 64
4.2. Композиционные мембраны на основе оксида графена 66
4.2.2. Микроструктура мембран на основе оксида графена 67
4.2.3. Степень окисления оксида графена в селективных покрытиях 72
4.2.4. Межслоевое расстояние в селективных слоях оксида графена 74
4.2.5. Газотранспортные характеристики мембран на основе оксида графена 76
4.2.6. Влияние влажности на транспорт газов в мембранах оксида графена 87
4.2.7. Особенности микроструктуры и газотранспортных характеристик композиционных мембран на основе оксида графена, полученных различными методами 88
4.2.8. Устойчивость композиционных мембран на основе оксида графена под давлением 90
4.2.9. Оксид графена Броди 97
4.3. Мембраны на основе системы «микропористый полимер-анодный оксид алюминия» 98
4.3.1. Микроструктура мембран 99
4.3.2. Транспорт индивидуальных газов в композиционных мембранах 105
4.3.3. Транспорт смесей через композиционные мембраны PIM-1/АAO 111
4.3.4. Физическое старение селективных слоев в мембранах PIM-1/AAO 115
4.3.5. Транспорт воды в композиционных мембранах PIM-1/AAO 120
5. Выводы 125
6. Список литературы 127
Приложение I 138
Приложение II 139
