Thermodynamics of Interaction between Poly(perfluorosulfonic acid) Nafion and Water

S. D. Chernyuk; Чернюк С. Д.; A. P. Safronov; Сафронов А. П.; L. V.  Adamova; Адамова Л. В.; O. V. Bushkova; Бушкова О. В.

doi:10.31857/S2308112023700463

ТЕРМОДИНАМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛИПЕРФТОРСУЛЬФОНОВОЙ КИСЛОТЫ NAFION С ВОДОЙ

Авторы: Чернюк С.Д.¹^,2, Сафронов А.П.¹^,3, Адамова Л.В.¹, Бушкова О.В.²^,4
Учреждения:
1. Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
2. Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук
3. Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук
4. Институт проблем химической физики Российской академии наук
Выпуск: Том 65, № 2 (2023)
Страницы: 85-94
Раздел: РАСТВОРЫ
URL: https://ogarev-online.ru/2308-1120/article/view/135320
DOI: https://doi.org/10.31857/S2308112023700463
EDN: https://elibrary.ru/ZGTYUI
ID: 135320

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Методами изотермической сорбции и микрокалориметрии исследована термодинамика взаимодействия полиперфторсульфоновой кислоты Nafion с водой. Определены концентрационные зависимости энергетических и энтропийных параметров смешения водных растворов Nafion и показано, что энергия Гиббса и энтальпия смешения отрицательны, а энтропия смешения положительна во всем диапазоне составов раствора. Экспериментальные изотермы сорбции воды и концентрационные зависимости энтальпии разбавления водных растворов проанализированы с использованием термодинамической модели, учитывающей парные невалентные взаимодействия в растворе, неравновесную стеклообразную структуру полимера и эффекты диссоциации ионогенных сульфогрупп Nafion. Расчетное значение параметра Флори–Хаггинса составило 1.48, а значение его энтальпийной компоненты близко к нулю.

Список литературы

Kusoglu A., Weber A.Z. // Chem. Rev. 2017. V. 117. № 3. P. 987.
Kim J., Yamasaki K., Ishimoto H., Takata Y. // Polymers. 2020. V. 1. № 3. P. 1730.
Mazzapioda L., Lo Vecchio C., Danyliv O., Baglio V., Martinelli A., Navarra M. A. // Polymers. 2020. V. 12. № 3. P. 2019.
Haubold H.G., Vad T., Jungbluth H., Hiller P. // Electrochim. Acta. 2001. V. 46. № 10. P. 1559–1563.
Yeager H.L., Eisenberg A. // ACS Symp. Ser. Washington: ACS, 1982. V. 180. Ch. 4. P. 41.
Schmidt-Rohr K., Chen Q. // Nature Mater. 2008. V. 7. P. 75.
Ivanova N.A., Spasov D.D., Grigoriev S.A., Fateev V.N. // Polymers. 2022. V. 14. № 20. P. 4395.
Thampan T., Malhotra S., Tang H., Datta R. // J. Electrochem. Soc. 2000. V. 147. № 9. P. 3242.
Morris D.R., Sun X. // J. Appl. Polym. Sci. 1993. V. 50. № 8. P. 1445.
Pineri M., Volino F., Escoubes M. // J. Polym. Sci., Polym. Phys. 1985. V. 23. № 10. P. 2009.
Zawodzinski T.A., Springer T.E., Davey J., Jestel R., Lopez C., Valerio J., Gottesfeld S. // J. Electrochem. Soc. 1993. V. 140. № 7. P. 1981.
Laporta M., Pegoraro M., Zanderighi L. // Polym. Chem. Chem. Phys. 1999. V. 1. № 19. P. 4619.
Zawodzinski T.A., Derouin C., Radzinski S., Sherman R.J., Smith V.T., Springer T.E., Gottesfeld S. // J. Electrochem. Soc. 1993. V. 140. № 4. P. 1041.
James P.J., Elliott J.A., McMaster T.J., Newton J.M., Elliott A.M., Hanna S., Miles M.J. // J. Mater. Sci. 2000. V. 35. № 20. P. 5111.
Hinatsu J.T., Mizuhata M., Takenaka H. // J. Electrochem. Soc. 1994. V. 141. № 6. P. 1493.
Vallieres C., Winkelmann D., Roizard D., Favre E., Scharfer P., Kind M. // J. Membr. Sci. 2006. V. 278. № 1–2. P. 357.
Choi P., Datta R. // ACS Div. Fuel Chem. Prepr. 2003. V. 48. № 1. P. 300.
Weber A.Z., Newman J. // J. Electrochem. Soc. A 2004. V. 151. № 2. P. 311.
Reucroft P.J., Rivin D., Schneider N.S. // Polymer. 2002. V. 43. № 19. P. 5157.
Benoit R.L., Figeys D. // Can. J. Chem. 1991. V. 69. № 12. P. 1985.
Noppel M. // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2000. V. 105. № 15. P. 19779.
Newsham D.M.T., Mendez-Lecanda E.J. // J. Chem. Thermodyn. 1982. V. 14. № 3. P. 291.
Ostrovskii V.E., Gostev B.V. // J. Therm. Anal. 1996. V. 46. № 2. P. 397.
Kusoglu A., Savagatrup S., Clark K.T., Weber A.Z. // Macromolecules. 2012. V. 45. № 18. P. 7467.
Kim M.H., Glinka C.J., Grot S.A., Grot W.G. // Macromolecules. 2006. V. 39. № 14. P. 4775.
Shi S.W., Dursch T.J., Blake C., Mukundan R., Borup R.L., Weber A.Z., Kusoglu A. // J. Polym. Sci., Polym. Phys. 2016. V. 54. № 5. P. 570.
Li J.S., Yang X., Tang H.L., Pan M. // J. Membr. Sci. 2010. V. 361. № 1–2. P. 38.
Safronov A.P., Adamova L.V. // Polymer Science A. 2002. V. 44. № 4. P. 408.
Safronov A.P., Terziyan T.V. // Polymer Science A. 2008. V. 50. № 7. P. 733.
Yeo R.S. // Polymer. 1980. V. 21. № 4. P. 432.
Mourey T.H., Slater L.A., Galipo R.C., Koestner R.J. // J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. № 34. P. 5801.
Чалых А.Е., Герасимов В.К., Чертков В.Г. // Высокомолек. соед. Б. 1994. Т. 36. № 12. С. 2077.
Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Рипол Классик, 1978.
Safronov A.P., Adamova L.V., Blokhina A.S., Kamalov I.A., Shabadrov P.A. // Polymer Science A. 2015. V. 57. № 1. P. 33.
Chu D., Tryk D., Gervasio D., Yeager E.B. // J. Electroanal. Chem. 1989. V. 272. № 1–2. P. 277.
Choi P., Jalani N.H., Datta R. // J. Electrochem. Soc. 2005. V. 152. № 3. E123.
Wang D., Cornelius C.J. // J. Polym. Sci., Polym. Phys. 2017. V. 55. № 5. P. 435.
Shinoda K. // J. Phys. Chem. 1977. V. 81. № 13. P. 1300.