Спектрально-люминесцентные свойства органических молекул в перфторсульфоновой мембране
Диссертация
Адсорбция бензола на сульфогруппах ПФС-мембраны осуществлена в результате ее глубокой дегидратации над фосфорным ангидридом. Последующее УФ — облучение сопровождается постепенным переходом ж-комплексов бензола в протонированную форму С6Н7+, что подтверждает отнесение ПФС-мембран к разряду твердых суперкислот. Фотовозбуждение в полосе поглощения адсорбированных карбониевых ионов вызывает… Читать ещё >
Содержание
- Глава I. Обзор литературы
- 1. 1. Строение перфторсульфоновых мембран Nafion
- 1. 2. Гидратная структура ПФС-мембран
- 1. 3. Кислотные свойства ПФС-мембран и их проявление при взаимодействии с красителями
- 1. 4. Люминесцентно-спектральные особенности адсорбированных красителей
- 1. 5. Люминесценция фотодимеров органических молекул
- 1. 6. Применение пирена в качестве люминесцентного зонда
- 1. 7. Адсорбированное состояние антрацена и его люминесцентно-спектральные проявления
- 1. 8. Каталитические реакции органических веществ в ПФС-мембранах
- 1. 9. О специфике капсулированного состояния веществ в ПФСмембране
- Глава II. Объекты и методы исследования
- 11. 1. Подготовка перфторсульфоновых мембран
- 11. 2. Определение содержания сульфогрупп
- 11. 3. Адсорбционные измерения
- 11. 4. Сорбция органических веществ ПФС-мембраной
- 11. 5. Модифицирование ПФС-мембран катионами лантана и его комплексами с основаниями Шиффа
- II. 6 Методы спектроскопических исследований
- Глава III. Результаты и их обсуждение
- III. -1. Сорбированные формы оснований Шиффа в перфторсульфоновой мембране
- III. 2. Сорбция и оптические свойства индикаторов кислотности в ПФС-мембране
- III. -1. Сорбированные формы оснований Шиффа в перфторсульфоновой мембране
Список литературы
- Kenneth A. Mauritz, Robert В. Moore. State of understanding of Nafion II Chem. Rev. 2004. V. 104. № 10. P. 4535−4585.
- Heiter-Wirguin C. Recent advances in perfluorinated ionomer membranes: structure, properties and applications //J. Memb. Sci. 1996. V. 120. № l.P. 1−33.
- D.B. Spry, M.D. Fayer. Proton transfer and proton concentration in protonated Nafion Fuell Cell membranes // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. №. 30. P. 1 021 010 221.
- Heinzel A., Nolte R, Ledjeff-Hey K., Zedda M. Membrane fuel cells concepts and system design // Electrochim. Acta. 1998. V. 43. № 24. P. 3817−3820.
- Иванчев С. С. Фторированные протонпроводящие мембран типа Нафион -прошлое и настоящее // Журнал прикладной химии. 2008. Т. 81. № 4. С. 529 545.
- Ярославцев А.Б., Никоненко В. В. Ионообменные мембранные материалы: свойства, модификация и практическое применение // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. № 3−4. С. 33−53.
- Ярославцев А.Б., Никоненко В. В., Заболоцкий В. И. Ионный перенос в мембранных и ионообменных материалах// Успехи химии 2003. Т. 72. № 5. С.438−470.
- Волков В.В., Мчедлишвили Б. В., Ярославцев А. Б., Ролдугин В. И., Иванчев С. С. Мембраны и нанотехнологии // Российские нанотехнологии. 2008. Т.З. № 11−12. С. 67−102.237с.
- Заболоцкий В. И, Никоненко В. В. Перенос ионов в мембранах.М.: «Наука», 1996. 392 с.
- Тимашев С.Ф. Физикохимия мембранных процессов. М.: Химия, 1988.
- Yeager H.L., SteckA. Ion-Exchange Selectivity and Metal Ion Separations with a Perfluorinate Cation-Exchange Polymer // Journal of Analytical Chemistry. 1979. V. 51. № 7. p. 862- 865.
- Yeager H. L., Steck A. Water Sorption and Cation-Exchange Selectivity of a Perfluorosulfonate Ion-Exchange Polymer // Analytical Chemistry 1980, V. 52. № 8. P. 1215−1218.
- Gierke T.D., Munn G.E., Wilson F.C. The morphology in nafion perfluorinated membrane products, as determined by wide- and small-angle x-ray studies //
- J. Polym. Sci. 1981. V. 19. № 11. P. 1687−1704.
- Fujimura M., Hashimoto T., Kawai H. Small-Angle X-ray Scattering Study of Perfluorinated Ionomer Membranes. 1. Origin of Two Scattering Maxima // Macromolecules 1981. V. 14. P. 1309−1315.
- Fujimura M., Hashimoto T., Kawai H. Small-Angle X-ray Scattering Study of Perfluorinated IonomerMembranes. 2. Models for Ionic Scattering Maximum// Macromolecules 1982. V. 15. P. 136−144.
- Gerard Gebel, Jacques Lambard. Small-Angle Scattering Study of Water-Swollen Perfluorinated Ionomer Membranes// Macromolecules 1997. V. 30. P. 7914−7920.
- James P.J., Elliott J.A., Mcmaster T.J. Hydration of Nafion studied by AFM and X-ray scattering // Journal of Materials Science. 2000. V. 35. № 8. P. 5111 -5119.
- Blake N. P., Petersen M. K., Voth G. A., Metiu N. Structure of hydrated Na-Nafion polymer membranes // J. Phys. Chem. B. 2005.V. 109. № 51. P. 2 424 424 253.
- Товбин Ю.К., Васюткин Н. Ф. К теории миграции катионов в мембранах типа Нафион II Журнал Физической химии. 1993. Т. 67.№ 3. С. 524−527.
- Almeida S.H., Kawano Y. Thermal Behavior of Nafion Membranes II Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 1999. V. 58. № 2. P. 569 577.
- M. Eikerling, A. A. Kornyshev, and U. Stimming. Electrophysical Properties of Polymer Electrolyte Membranes: A Random Network Model //J. Phys. Chem. В 1997. V.101. P. 10 807−10 820.
- Choi P., Jalani N.H., Datta R. Thermodynamics and Proton Transport in Nafion. 1. Membran Swelling, Sorption, and Ion-Exchange Equilibrium // Journal of the Electrochemical Society. 2005. V. 152. № 3. P. 84 89.
- Slade S., Campbell S.A., Ralph T.R., Walsh F.C. Ionic Conductivity of an Extruded Nafion 1100 EW Series of Membranes // Journal of the Electrochemical Society. 2000. V. 149. № 12. P. A 1556 A 1564.
- Xu H~P., Wang X., Shao Z-G., Hsing I-M. Recycling and regeneration of used perflurosulfonic membranes for polymer electrolyte fuel cells // Journal of Applied Electrochemistry. 2002. V. 32. № 8. P. 1337 1340.
- Zawodzinski T.A. Jr., Derouin C., Radzinski S., Sherman R.J., Smith V.T., Springer Т.Е., Gottesfeld S. Water Uptake by and Transport through Nafion 117 Membranes//J. Electrochem Soc. 1993. V. 140. № 4. P. 1041−1047.
- Br oka K., Ekdunge P. Oxygen and hydrogen permeation properties and water uptake of Nafion 117 membrane and recast film for РЕМ fuel cell // J. Appl. Electrochem. 1997. V. 27. № 2. P. 117−123.
- Kim M.H., Glinka C. J., Grot S. A., Grot W.G. SANS Study of the Effects of Water Vapor Sorption on the Nanoscale Structure of Perfluorinated Sulfonic Acid СNafion) Membranes// Macromolecules 2006.V. 39. P. 4775−4787.
- Onishi L. M, Prausnit J. M., Newman J. Water-Nafion Equilibria. Absence of Schroeder’s paradox//J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. № 34. P. 10 166−10 173.
- Бучаченко A.JI. Нанохимия прямой путь к высоким нанотехнологиям нового века // Успехи химии. 2003. Т. 72. № 5. С. 419 — 437.
- Бучаченко A.JJ. Новые горизонты химии: одиночные молекулы // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 1. С. 3−26.
- Петушков А.А., Шилов С. М., Пузьгк М. В., Пак В.Н. Люминесценция (3-дикетонатных комплексов европия (Ш) в перфторсульфоновой мембране Nafion // Журнал физической химии. 2007. Т. 81. № 4. С.710−714.
- Sondheimer S. J., Bunce N. J., Lemke M. E., Fyfe C. A. Acidity and Catalytic Activity of Nafion-H// Macromolecules. 1986. Vol. 19. P. 339−343.
- Mohan П., Iyer R. M. Photochemical Behaviour of Rhodamine 6G in Nafion Membrane// J. Chem. soc. Faraday Trans. 1992. V. 88. № 1. P. 41- 45.
- Sadaoka Y., Matsuguhi M., Sakai Y., Murata Y. Optical humidity sensing characteristics of composite thin films of hydrolysed Nafion-dye with a terminal N-phenyl group // Journal of Materials Science. 1992. V. 27. P. 5095−5100.
- Itagaki Y., Nakashima S., Sadaoka Y. Optical humidity sensor using porphyrin immobilized Nafion composite films // Sensors and Actuators B: Chemical. 2009.V. 142. № l.P. 44−48.
- Sadaoka Y., Sakai Y., Yamada M. Optical Properties of Sulfonephthalein Dyes Entrapped within Polymer Matrices for Quantification of Ammonia Vapour and Humidity in Air// J. Mater. Chem. 1993. V. 3. № 8. P. 877−881.
- Anisimov V., Borisov A., Ivanova O., Krutovertsev S. Development of optical ammonia sensor with composite sensitive film // Eurosensors XX. Book of Abstracts. 2006. P. 338.
- Raimundo I. M. J., Narayanaswamy R. Evaluation of Nafion-Crystal Violet films for the construction of an optical relative humidity sensor// Analyst. 1999. V. 124. P.1623−1627.
- Seger В., Vinodgopal K., Kamat P. V. Proton Activity in Nafion Films: Probing Exchangeable Protons with Methylene Blue //Langmuir 2007.V. 23. P. 5471−5476.
- Gopidas K.R., Kamat P. V. Photochemistry in polymers. Photoinduced electron transfer between phenosafranine and triethylamine in perfluorosulfonate membrane// J. Phys. Chem. 1990. V. 94. № 11. P. 4723−4727.
- Теренин A.H. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений. Ленинград: Наука, 1967. 616 с.
- Барлтроп Дж., КойлДж., и др. Возбужденные состояния в органической химии. М.: Мир, 1989, 446 с.
- Паркер С. Фотолюминесценция растворов. М.: Мир, 1972. 503 с.
- Lim Е.С., Lazzara С.P., Yang M.G., Swenson G.W. Photoionization and delayed fluorescence of dyes in rigid organic matrixes. 1. A proposed model // J. Chem. Phys. 1965. Vol. 43. N. 3. P. 970−977.
- Шилов С.M., Гавронская К. А., Пак В.H. Люминесценция связанных форм 4,7-дифенил-1,10-фенантролина в мембране Nafion // Журнал общей химии. 2008. Т. 78. № 10. С. 1700−1702.
- Еременко A.M., Косицкая Т. Н., Чуйко А. А. Спектральные особенности красителя трипафлавина в матрице кремнезема // Теор. и эксперим. химия. 1985.Т. 21. № 6. С. 730−735.
- Еременко A.M., Смирнова Н. П., Косицкая Т. Н., Чуйко А. А., Еременко Б. В. Фотохимические превращения метиленового голубого, адсорбированного на кремнеземе и цеолите // Украинский химический журнал. 1983. Т. 49. № 10. С. 1061−1064.
- Чуйко А.А. Развитие исследований в области химии поверхности твердых тел. // Теор. и эксперим. химия. 1987. Т. 23. № 5. С. 597−619.
- Киселев В.Ф., Крылов О. В. Электронные явления в адсорбции и катализе на полупроводниках и диэлектриках. М.: Наука. 1979. 236 с.
- Янкоеич В.Н., Осипов В. В., Еременко A.M., Чуйко А. А. Фотофизика пиреиа, адсорбированного на аэросиле // Теор. и экспер. химия. 1987. Т. 23. № 1.С. 121−125.
- Bauer R.K., de Mayo P., Ware W. R., Wu К. C. Surface photochemistry. The photophysics of pyrene adsorbed on silica gel, alumina, and calcium fluoride // J. Phys. Chem. 1982. V. 86. № 19. P. 3781−3789.
- Bauer R. K., de Mayo P., Okada K., Ware W. R., Wu К. C. Surface photochemistry. The effects of coadsorbed molecules on pyrene luminescence and acenaphthylene dimerization on silica gel // J. Phys. Chem. 1983. V. 87. № 3. P. 460−466.
- Lochmuller C.H., Wenzel T. J. Spectroscopic of pyrene at silica interfaces // J. Phys. Chem. 1990. V.94. № 10. P.4230−4235.
- Ding L., Dominska M., Fang Y., Blanchard G.J. Fluorescence and electrochemistry studies of pyrene-functionalized surface adlayers to probe the microenvironment formed by cholesterol // Electrochimica Acta. 2008. V. 53. P. 6704−6713.
- Мельников Г. В., Губина Т. И., Дячук O.A. Влияние полярности микроокружения пирена на интенсивность его твердофазной люминесценции // Журнал физической химии. 2006. Т. 80. № 7. С. 1319−1323.
- Дячук О.А., Губина Т. Н., Хатунцева Л. Н., Мельников Г. В. Люминесцентные исследования процессов сорбции пирена на модифицированной целлюлозе и пенополиуретане // Химия и химическая технология. 2006. Т. 49. № 2. С. 45−48.
- Langenegger S.M., Ha 'ner R. Excimer formation by interstrand stacked pyrenes // Chem. Commun.2004. P. 2792 2793.
- Siu H., Duhamel J. Molar absorption coefficient of pyrene aggregates in water //J. Phys. Chem. В. 2008.V. 112. № 48. P. 15 301−15 312.
- Скрышевский Ю.А. Влияние пирена и ацетофенона на фотостабильность пленок поли(метилфенилсилана) //Журнал прикладной спектроскопии. 2007. Т.74.№ 3. С. 315−320.
- Оленин А.Ю., Романовская Г. И., Крутяков Ю. А., Лисичкин Г. В., Зуев Б. К. Снсибилизированная флуоресценция наночастиц серебра в присутствии пирена // Доклады академии наук, сер. Химия. 2008. Т. 419. № 4. С. 508−511.
- Крутяков Ю.А., Кудринский А. А., Оленин А. Ю., Лисичкин Г. В. Синтез и свойства наночастиц серебра: достижения и перспективы // Успехи химии.2008. Т. 77. № 3. С. 242−269.
- Бражникова Е.Н., Гавронская Ю. Ю., Пак В.Н. Фотовосстановление катионов Ag+ в перфторсульфоновой мембране // Журнал общей химии.2009. Т.79. № 7. С. 1065−1068.
- Kiwi J., Dhananjeyan M.R., Nadtochenko V. Photoionization and ion-radical decay of anthracene in a water swollen Nafion Network. Effect of different counterions on the S03-water clusters // J. Phys. Chem. A-2002.V. 106. № 31. P. 7138−7146.
- Tung С. H., Guan J. Q. Regioselectivity in the Photocycloaddition of 9-Substituted Anthracenes Incorporated within Nafion Membranes// J. Org. Chem. 1998. V. 63. № 17. p. 5857−5862.
- Buruiana E.C., Olaru M., Simionescu B.C. Photochemical aspects in anthracene-containing cationic polyurethanes // European Polymer Journal. 2007. V. 43. P. 1359−1371.
- Тапилин B.M., Булгаков H.H., Чупахин А. П., Политое А. А. К механизму механохимической димеризации антрацена. Квантово-химический расчет электронной структуры антрацена и его димера // Журнал структурной химии. 2008. Т. 49. № 4. с. 609−615.
- Еременко A.M., Благовещенский В. В., Янкович В. Н., Холмогоров Е. В., Чуйко А. А. Электронные донорно-акцепторные взаимодействия антрацена сдегидроксилированной поверхностью силикагеля и аэросила // Теорет. и эксперим. химия. 1986. № 6. С. 693−697.
- Еременко A.M., Благовещенский В. В., Смирнова Н. П., Холмогоров В. Е., Чуйко А. А. Спектрально-кинетические характеристики флуоресценции антрацена, сорбированного на силикагеле // Теорет. и эксперим. химия. 1985. № 1.С. 118−123.
- Tung С. К, Guan J. Q. Modification of Photochemical Reactivity by Nafion. Photocyclization and Photochemical Cis-Trans Isomerization of Azobenzene // J. Org. Chem. 1996. V. 61. № 26. P. 9417−9421.
- Brings R, Tejero J., Iborra M., Izquierdo J.F., БИй С., Cunill F. Supported Nafion catalyst for 1-pentanol dehydration reaction in liquid phase// Chemical Engineering Journal.2008. V. 145. P. 135−141.
- Venkatesan S., Kumar A. S. l, Zen J.-M. Oxidation of alcohols with molecular oxygen promoted by Nafion ionomer anchored pyrochlore composite at room temperature // Tetrahedron letters. 2008. V. 49.P. 4339- 4341.
- Tung С. H., Guan J. Q. Remarkable Product Selectivity in Photosensitized Oxidation of Alkenes within Nafion Membranes //J. Amer. Chem. Soc. 1998. V. 120. № 46. P. 11 874−11 879.
- Arumugam S. Alkali metal cation exchanged Nafion as an efficient microenvironment for oxidation of olefins by singlet oxygen// Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2008. V. 199. P. 242−249.
- Solov’eva A.B., Lukashova Е.А., Vorobiev A.V., Timashev S.F. Polymer sulfofluoride films as carriers for metalloporphyrin catalysts // Reactive Polymers. 1992. V.16. P. 9−17.
- Шилов C.M., Гавронская K.A., Борисов А. Н., Пак В.Н. Сенсибилизация люминесценции катионов ТЬ3+ полипиридильными лигандами в мембране Nafion // Журнал общей химии. 2008. Т. 78. № 9. С. 1544−1549.
- Петушков A.A., Шилов С. М., Пузык М. В., Пак В.Н. Люминесценция ß--дикетонатных комплексов европия (Ш) в перфторсульфоновой мембране Nafion //Журнал физической химии. 2007. Т. 81. № 4. С.710−714.
- Бражникова E.H., Шилов С. М., Пак В.Н. Фотохромные свойства перфторсульфоновых мембран, модифицированных молибдатом натрия // Журнал общей химии. 2011. Т. 81. № 12. С.
- Рабинович В.А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1977. С. 269.
- Шарло Г. Методы аналитической химии. Ч. 2. М.: Химия, 1969. с. 954 955.
- Курова A.A., Борисов А. Н., Пак В.Н. Люминесценция связанных форм оснований Шиффа в перфторсульфоновой мембране // Журнал общей химии. 2010. Т. 80. № 4. С. 609−613.
- Бражникова E.H., Пак В.Н. Оптические свойства перфторсульфоновой мембраны, модифицированной катионами Со2+ // Журнал прикладной химии. 2007. Т. 80. № 2. С. 226−229.
- Бражникова E.H., Левкин А. Н., Пак В.Н. Адсорбционные и оптические свойства перфторсульфоновых мембран, модифицированных катионами Ni2+ и Си2+ // Изв. Вузов. Хйм. и хим. технология. 2009. Т.52. № 4. С.34−37.
- Бражникова Е.Н., Гавронская Ю. Ю., Пак В.Н. Фотовосстановление катионов Ag+ в перфторсульфоновой мембране // Журнал общей химии.2009. Т. 79. № 1.С. 1065−1068.
- Шилов С.М., Гавронская К. А., Пак В.Н. Распределение энергии возбуждения люминесценции между катионами Еи3+ и ТЬ3+, закрепленными в перфторсульфоновой мембране // Журнал общей химии. 2008. Т. 78. № 2. С. 187−191.
- Курова А.А., Борисов А. Н., Шилов С. М., Пак В.Н. Флуоресценция антрацена в перфторсульфоновой мембране // Оптика и спектроскопия. 2010. Т. 109. № 5. С. 799−802.
- Курова А.А., Борисов А. Н., Пак В.Н. Особенности состояния и флуоресценция пирена в перфторсульфоновой мембране // Журнал общей химии. 2010. Т. 80. № 12. С. 2026−2029.
- Muller N., Pickett L. W., Mulliken R.S. Hyperconj ligation and spectrum of the benzenium ion, prototype of aromatic carbonium ions // J. Amer. Chem. Soc. 1954. V. 76. № 10. P. 4770−4778.
- Garkusha I., Fulara J., Nagy A., Maier J.P. Electronic transition of protonated benzene and fuvene, and of СбН7 isomers in neon matrices // J. Amer. Chem. Soc.2010. V. 132. № 42. P. 14 979−14 985.
- Теренин A.H. Сб. «Комплексообразование в катализе». М.: Наука, 1968. С. 27.
- Пак В.Н., Кольцов С. И., Алесковский В. Б. Образование положительных ионов бензола на поверхности титан- и алюминийсодержащих кремнеземов, полученных по методу молекулярного наслаивания // Журнал общей химии. Т. 45. № 1.С. 234.
- Пак В.Н., Тихомирова И. Ю., Буркат Т. М., Лобов Б. И. Свойства титансодержащих кремнеземов и особенности состояния воды на их поверхности // Журнал физической химии. 1999. Т. 73. № 11. С. 2024−2028.
- Танабе К. Твердые кислоты и основания. М.: Мир, 1973. 183 с.