Введение к работе
Актуальность работы: Перфорированные кагионооОменные мембраны типа Nation и Flemion, широко используемые в процесса хлорщелочного электролиза растворов хлорида натрия, являются также кислотными катализаторами и 'используются в гетерогенном катализе в процессах дегидрирования спиртов, изомеризации и диепропорционирования алкилированных бензолов и т.п. Они также находят применение при создании эффективных и экологически чистых способов разделения газов.
Исключительные свойства мембран (химическая и термическая стойкость, высокая электропроводность и высокая селективность к катионному транспорту) обусловлены их строением: наличием, с одной стороны, гидрофобной инертной фторуглеродной матрицы, с другой - боковых цепей с гидрофильными ионогенными группами (ИГ). Природа ИГ оказывает влияние на физико-химические свойства мембран: например, сульфокатионитовая мембрана Nation отличается от карбоксильной мембраны Flemion по ряду технико-экономических характеристик и менее селективна. В этой связи изучение свойств активных центров . (АЦ) ИГ перфорированных мембран представляется важным для понимания протекающих в них процессов.
Обилие исследований, посвященных изучению перфорированных мембран с помощью ряда методов (нейтронное и рентгеновское рассеянье, ^-резонансная и ИК-спектроскошя, ЯМР и ЭПР) указывает на устойчивый интерес к перфторированным мембранам и на отсутствие исчерпывающих знаний об их структуре, ионном транрпорте в них и о причинах селективности.
Эффективным способом решения задач о процессах на поверхности и поверхностных структурах мокет быть, наряду с экспериментальными методами, применение методов квантовой
химии широко используемых при расчетах каталитических систем. Цель работа: Целью' настоящей работы является проверка применимости полувмпирических квантово-химических методов ССП МО ЛКАО в рамках кластерного подхода для моделирования и расчета АЦ перфорированных мембран типа Nation и Flemion. создание кластерных моделей ИГ мембран и изучение их електронного строения и адсорбционных свойств по отношению к воде и аммиаку; сравнительная характеристика мембран типа Narlon и Plemlon на основе полученных расчетных данных. Научная новизна: Предложены кластерные модели ИГ перфорированных мембран типа Nation и Plemlon (в Н-, Li- и Na-формах) и проведено квантово-хиыичеокое исследование их електронного строения, кислотных и адсорбционных свойств. Показано, что кислотные свойства ИГ перфорированных мембран в Н-форые коррелируют с рассчитанной величиной заряда на протоне; натривые формы обеих мембран более склонны к диссоциации, чем Н- и Li-формы; .а для катиона лития в ИГ мембраны Plemlon характерно аномально (в ряду рассмотренных ИГ и катионных форм) симметричное положение.
На- основании расчетных данных показано, что в рассмотренных перфорированных мембранах наблюдается тенденция к гидратации в первую очередь противоиона, а затем атомов кислорода ионогенных групп.- При совместной адсорбции одна молекула аммиака способна вытеснять из первой координационной сферы ИГ мембраны в Н-форме до трех молекул воды. Апробация работы: Основные результаты и выводы работы докладывались на VIII Всесоюзном симпозиуме по межмолекулярному взаимодействию и конформациям (Новосибирск, 1990), X Всесоюзном совещании по квантовой химии (Казань,
1991).
Публикации: По результатам . проведенных исследований
опубликовано пять печатных работ.
