?
Transport Mechanism in Nafion Revealed by Detailed Comparison of 1H and 17O Nuclear Magnetic Resonance Diffusion Coefficients
Мы используем градиентную диффузометрию статического поля ЯМР 1H и 17O для измерения коэффициентов самодиффузии протонов (DH) и кислорода (DO) в Нафионе 212 с различными уровнями гидратации (λ = 4-18). Для всех образцов и обоих ядер мы получаем энергии активации (Ea) ≈0,19 эВ. Анализируя зависимость DH и DO от уровня гидратации, мы находим DO /DH ≈ 1 при λ ≈ 18, что напоминает ситуацию в объемной воде, в то время как диффузия кислорода становится быстрее, чем диффузия протонов, когда содержание воды id уменьшается, что приводит к DO/DH ≈ 1,2 при λ ≈ 4. Сравнение с литературными данными для кислых объемных растворов показывает, что более быстрая диффузия кислорода, чем протонов, является результатом существования полимерного каркаса. Чтобы рационализировать наблюдаемые соотношения DO/DH ≥ 1, мы рассматриваем бимодальную динамическую модель, в которой взаимодействия ионов H+(H2O)m с соседними SO3–группами приводят к более медленной динамике воды вблизи полимерного каркаса, чем в центре водных наноканалов