| Аннотация |
Органические ионные соединения – ионные жидкости и их полимерные аналоги – в последние годы интенсивно исследуются в качестве основы для создания сорбентов, газоразделительных мембран и катализаторов для выделения и восстановления CO2.
Полимерные ионные жидкости (ПИЖ) – класс полиэлектролитов, элементарным звеном которых является ионная жидкость (ИЖ), совмещают в себе свойства низкомолекулярных органических ионных соединений и полимерной природы вещества. Некоторые уникальные свойства ИЖ, как, например, способность селективно взаимодействовать с углекислым газом (CO2) и обратимо связывать его, присуща и ПИЖ. В то же время, ПИЖ возможно перерабатывать, применяя традиционные методы полимерной химии, с получением различных функциональных материалов. Возможность создания материалов разнообразной морфологии на основе соединений, которые находятся в ионном состоянии, не зависимо от присутствия растворителя, значительно расширяет горизонты применения ИЖ. Так, например, на основе ПИЖ возможно создание полимерных мембран для разделения газовых смесей, содержащих CO2, твердых сорбентов CO2 и гетерогенных катализаторов для его восстановления.
Несмотря на большой объем работ, посвященных созданию различных функциональных материалов на основе ПИЖ для выделения и утилизации CO2, в литературе отсутствуют исследования о механизме взаимодействия этих полиэлектролитов с CO2, равно как и системные исследования о корреляции между составом ПИЖ (природой элементарного звена) и их способностью селективно взаимодействовать с CO2. В то же время, именно понимание механизма этого взаимодействия является ключевым фактором, необходимым для разработки ПИЖ эффективных в каждой прикладной задаче, связанной с отделением и утилизацией CO2.
В этом проекте мы предлагаем впервые в мире охарактеризовать природу взаимодействия CO2 с полиэлектролитами на основе ионных жидкостей с применением in situ подхода и метода ИК-спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения (ATR-ИК-спектроскории), а также ab initio расчетов методами молекулярного моделирования. Закономерности будут установлены на основе изучения широкого ряда соединений с различными функциональными группами, что позволит сделать выводы о влиянии как электронного строения элементарного звена, так и стерических эффектов на особенности взаимодействия CO2 с ПИЖ. Полученные данные станут ключом к пониманию основ межмолекулярного взаимодействия CO2 с ПИЖ, что позволит осуществлять обоснованный выбор состава и строения ПИЖ для получения эффективных функциональных материалов для выделения и восстановления CO2.
Таким образом, настоящий проект важен как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения, а выполнение поставленных в проекте задач на высоком экспериментальном уровне позволит получить результаты международного уровня, которые опубликованы в ведущих международных журналах по физической, полимерной химии и химической технологии.
|
