Стрюцький О. В. Синтез, структура та властивості органо-неорганічних протонообмінних мембран на основі a,w-діалкоксисилільних олігоетервмісних прекурсорів та сульфокислотних протонодонорів

Дисертацію присвячено розробці способів синтезу наноструктурованих органо-неорганічних протонообмінних мембран з безводним механізмом протонної провідності з використанням золь-гель методу, здатних функціонувати при температурах вище 100оС, та дослідженню їх структури і властивостей. Запропоновано новий підхід до синтезу органо-неорганічних протонообмінних мембран такого типу, який полягає в суміщенні в процесі золь-гель синтезу протонодонорних сполук, здатних забезпечити однойонний механізм протонної провідності з діалкоксисилільними олігоетервмісними прекурсорами, які формують олігоетерну протонопровідну фазу. Основні результати роботи були одержані за допомогою сучасних методів дослідження: ІЧ-спектроскопії, малокутового рентгенографічного аналізу, диференційної сканувальної калориметрії, атомно-силової мікроскопії, термогравіметричного аналізу, діелектричної релаксаційної спектроскопії. Отримано ряд нових сульфокислотних протонодонорів, в тому числі здатних до золь-гель перетворень, з уретановими та сечовинними фрагментами в своєму складі, які забезпечують однойонний механізм протонного переносу в мембранах на їх основі. Синтезовано новий тип олігомерних a,w-діалкоксисилільних прекурсорів сегментованої будови, які забезпечують плівкотвірні властивості мембран та формування олігоетерної протонопровідної фази. Запропоновано та отримано новий тип олігомерних алкоксисилільних протонодонорів, які поєднують в собі плівко твірні, протонодонорні, протонопровідні властивості зі здатністю до золь-гель перетворень. На основі отриманих протонодонорів та олігомерних прекурсорів синтезованих три типи органо-неорганічних протонообмінних мембран, які відрізняються характером зв'язку протонодонорних фрагментів з органо-неорганічною матрицею. Синтезовані мембрани характеризуються значеннями статичної обмінної ємності 0,31-1,65 мекв/г, термостабільністю 220-325оС та рівнем провідності 10-6 - 10-4 См/см при температурах 100-120оС в безводних умовах. За результатами дослідження прототип паливного елементу із синтезованою мембраною характеризується напругою розімкнутого ланцюга 0,86 В. Запропонований підхід до синтезу протонообмінних мембран застосовано при отримані органо-неорганічних літій провідних твердо полімерних електролітів, які застосовано як ефективні активні шари в сенсорах вологості.