В научных исследованиях, в технике и в промышленных процессах используют разнообразные дисперсные системы. К таким системам относятся высокодисперсные углеродные материалы (активированные угли (АУ), аэрогели, графены, углеродные нанотрубки и др.), ионообменные смолы, различные композиты. Дисперсные системы составляют основу электродов химических источников тока, ионообменных мембран, активных слоев топливных элементов. Поверхностные группы (ПГ), присутствующие во многих дисперсных системах существенно влияют на их функциональные свойства. Наличие ПГ придает ряд новых свойств соответствующим дисперсным материалам. Например, электроды на основе АУ проявляют достаточную электропроводность даже в чистой воде.
В обзоре «Влияние поверхностных групп на свойства дисперсных систем» профессор ИФХЭ РАН Ю.М.Вольфкович обсуждает множественные аспекты данной области, анализируя как фундаментальные работы, так и последние публикации.
На примере активированных углей рассмотрены процессы получения таких систем. Обсуждено влияние редокс-реакций поверхностных групп на КПД по энергии электрохимических суперконденсаторов, на работу установки для емкостной деионизации (опреснения) воды, на функционирование редокс-конденсаторов на основе органических мономеров.
Показано, что очень высокие энергетические и мощностные характеристики литий-катионообменных конденсаторов обусловлены протеканием редокс-реакций с участием литийсодержащих поверхностных групп высокодисперсных графеновых электродов. Обсуждено влияние поверхностных групп на саморазряд электрохимических суперконденсаторов с электродами на основе активированных углей. Оценены перспективы получения питьевой воды методом емкостной деионизации с использованем катионо(анионо)обменных мембран мозаичной структуры. Продемонстрирован важный для практики эффект инверсии сульфогрупп относительно полимерной цепи в каталитических слоях топливных элементов с протонообменной мембраной.
Библиография — 181 ссылка.
По материалам:
Yu.M.Volfkovich, "Influence of surface groups on the properties of disperse systems", Russian Chemical Reviews, 2023, 92 (6), RCR5080 DOI: 10.59761/RCR5080
Обзор входит в виртуальные выпуски:
Theory, Structure and Computations
Fuel Cells, Batteries and Electrochemistry