JPWO2020247472A5 - - Google Patents
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Description
特許請求の範囲、並びに上記の本明細書において、「含む」、「包含する」、「担持する」、「有する」、「含有する」、「伴う」、「保持する」などの全ての移行句は、オープンエンド、すなわち、含むが限定されないことを意味するものと理解されるべきである。移行句「~からなる」及び「~から本質的になる」のみが、米国特許庁米国特許審査便覧(United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures)、Section 2111.03に記載されるように、それぞれクローズド又はセミクローズドの移行句であるものとする。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
多孔質支持膜と;
前記多孔質支持膜の少なくとも一部を被覆するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記シリカ系セラミックが、10nm以下の平均細孔径を有する、陰イオン交換膜。
(態様2)
多孔質支持膜と;
前記多孔質支持膜上及び/若しくは前記多孔質支持膜内にコーティングを形成するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記陰イオン交換膜が、0.00001S/cm以上の塩化物イオン伝導性を有する、陰イオン交換膜。
(態様3)
シリカ系セラミックを含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、10重量%以上の吸水率及び10%以下の線膨張を有する、陰イオン交換膜。
(態様4)
多孔質支持膜と;
前記多孔質支持膜の少なくとも一部を被覆するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記多孔質支持膜の細孔容積の50%以上が、前記シリカ系セラミックによって充填される、陰イオン交換膜。
(態様5)
多孔質支持膜と;
前記多孔質支持膜上及び/若しくは前記多孔質支持膜内にコーティングを形成するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記陰イオン交換膜が、0.01meq/g以上の陰イオン交換容量を有する、陰イオン交換膜。
(態様6)
多孔質支持膜と;
前記多孔質支持膜の少なくとも一部を被覆するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記第四級アンモニウム基が、前記陰イオン交換膜のグラム当たり0.01mmol以上の量で、前記陰イオン交換膜中に存在する、陰イオン交換膜。
(態様7)
シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含むシリカ系セラミック
を含む陰イオン交換材料であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックの6重量%以上の量のSiを含み、
前記陰イオン交換材料が、0.01meq/g以上の陰イオン交換容量を有し、
前記シリカ系セラミックが、10nm未満の平均細孔径を有する、陰イオン交換材料。
(態様8)
シリカ系セラミックの6重量%以上の量のSiを含むシリカ系セラミック
を含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、0.01meq/g以上の陰イオン交換容量を有する、陰イオン交換膜。
(態様9)
シリカ系セラミックを含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、0.01meq/g以上の陰イオン交換容量及び10%以下の線膨張を有する、陰イオン交換膜。
(態様10)
シリカ系セラミックの6重量%以上の量のSiを含むシリカ系セラミック
を含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、65%以上の陰イオン選択透過性を有する、陰イオン交換膜。
(態様11)
シリカ系セラミックの6重量%以上の量のSiを含むシリカ系セラミック
を含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、0.00001S/cm以上の塩化物イオン伝導性を有する、陰イオン交換膜。
(態様12)
シリカ系セラミックを含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、0.00001S/cm以上の塩化物イオン伝導性及び10%以下の線膨張を有する、陰イオン交換膜。
(態様13)
シリカ系セラミックの6重量%以上の量のSiを含むシリカ系セラミック
を含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、100mL/(hr・bar・m
2
)以下の浸透性水透過性を有する、陰イオン交換膜。
(態様14)
シリカ系セラミックの6重量%以上の量のSiを含むシリカ系セラミック
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、細孔を含み、前記シリカ系セラミックの細孔の平均直径は、前記陰イオン交換膜が乾燥状態にあるときより、前記陰イオン交換膜が水和状態にあるとき、1.1倍以上大きい、陰イオン交換膜。
(態様15)
シリカ系セラミックの6重量%以上の量のSiを含むシリカ系セラミック
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、細孔を含み、ここで:
前記陰イオン交換膜が乾燥状態にあるとき、前記シリカ系セラミックの細孔は、散乱ベクトル、qの関数としての強度(I)を有する小角散乱スペクトルのモデルに適合し、以下のとおりであり:
前記陰イオン交換膜が水和状態にあるとき、前記シリカ系セラミックの細孔は、散乱ベクトル、qの関数としての強度(I)を有する小角散乱スペクトルのコアシェルモデルに適合し、以下のとおりであり:
I(q)=P(q)S(q)+bck
(態様16)
電気化学的用途において態様1~6、8~15、及び21~113のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜を使用するための方法であって、
前記陰イオン交換膜を電解質と接触させること;及び
電流を、前記電解質と電気通信している電極に通過させること
を含む、方法。
(態様17)
電気化学的用途において態様7及び21~113のいずれか一項に記載の陰イオン交換材料を使用するための方法であって、
前記陰イオン交換材料を電解質と接触させること;及び
電流を、前記電解質と電気通信している電極に通過させること
を含む、方法。
(態様18)
吸着材料として態様1~6、8~15、及び21~113のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜を使用するための方法であって、流体を前記陰イオン交換膜に通して流すこと;及び
前記流体の成分を吸着すること
を含む、方法。
(態様19)
吸着材料として態様7及び21~113のいずれか一項に記載の陰イオン交換材料を使用するための方法であって、流体を前記陰イオン交換材料に通して流すこと;及び
前記流体の成分を吸着すること
を含む、方法。
(態様20)
分離用途において態様1~6、8~15、及び21~113のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜を使用するための方法であって、膜間圧を前記陰イオン交換膜にかけることを含む、方法。
(態様21)
前記シリカ系セラミックによって被覆された多孔質支持膜をさらに含む、態様1~20のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様22)
前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含む、態様1~21のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様23)
前記シリカ系セラミックが、10nm以下の平均細孔径を有する、態様1~22のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様24)
前記第四級アンモニウム基が、前記多孔質支持膜の表面に直接隣接している、態様1~23のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様25)
前記第四級アンモニウム基が、前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料のグラム当たり0.01mmolの量で、前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料中に存在する、態様1~24のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様26)
前記第四級アンモニウム基が、前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料のグラム当たり0.1mmolの量で、前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料中に存在する、態様1~25のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様27)
前記第四級アンモニウム基が、前記コーティングの厚さにわたる第四級アンモニウム基の平均量に基づいて、前記シリカ系セラミック内に実質的に均一に分布される、態様1~26のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様28)
前記第四級アンモニウム基が、前記コーティングの厚さにわたる第四級アンモニウム基の最大量に基づいて、前記シリカ系セラミック内に実質的に均一に分布される、態様1~27のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様29)
前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料が、0.01meq/g以上の陰イオン交換容量を有する、態様1~28のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様30)
前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料が、0.1meq/g以上の陰イオン交換容量を有する、態様1~29のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様31)
前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックの6重量%以上の量のSiを含む、態様1~30のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様32)
前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックの1.5mol%以上の量のSiを含む、態様1~31のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様33)
前記陰イオン交換膜が、10%以下の線膨張を有する、態様1~32のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様34)
前記陰イオン交換膜が、5%以下の線膨張を有する、態様1~33のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様35)
前記陰イオン交換膜が、65%以上の陰イオン選択透過性を有する、態様1~34のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様36)
前記陰イオン交換膜が、0.00001S/cm以上の塩化物伝導性を有する、態様1~35のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様37)
前記陰イオン交換膜が、100mL/(hr・bar・m
2
)以下の浸透性水透過性を有する、態様1~36のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様38)
前記陰イオン交換膜が、50mL/(hr・bar・m
2
)以下の浸透性水透過性を有する、態様1~37のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様39)
前記第四級アンモニウム基及び多孔質支持膜を含む前記シリカ系セラミック間に介在層が存在しない、態様1~38のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様40)
前記シリカ系セラミックが、細孔を含み、前記シリカ系セラミックの前記細孔の平均直径は、前記陰イオン交換膜が乾燥状態にあるときより、前記陰イオン交換膜が水和状態にあるとき、1.1倍以上大きい、態様1~39のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様41)
前記シリカ系セラミックが、細孔を含み、前記シリカ系セラミックの細孔の平均直径は、前記陰イオン交換膜が乾燥状態にあるときより、前記陰イオン交換膜が水和状態にあるとき、5倍以下小さい、態様1~40のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様42)
前記シリカ系セラミックが、細孔を含み、ここで:
前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料が乾燥状態にあるとき、前記シリカ系セラミックの細孔は、散乱ベクトル、qの関数としての強度(I)を有する小角散乱スペクトルのモデルに適合し、以下のとおりであり:
前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料が水和状態にあるとき、前記シリカ系セラミックの細孔は、散乱ベクトル、qの関数としての強度(I)を有する小角散乱スペクトルのコアシェルモデルに適合し、以下のとおりであり:
I(q)=P(q)S(q)+bck
(態様43)
前記シリカ系セラミックが、前記多孔質支持膜上に単層を形成する、態様1~42のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様44)
前記第四級アンモニウム基が、前記多孔質支持膜の表面の1μm内にある、態様1~43のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様45)
前記シリカ系セラミックが、ゾルゲルから誘導される、態様1~44のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様46)
前記シリカ系セラミックが、アンモニウム基又は脱離基を含む部分を含むケイ素含有前駆体の共縮合から誘導される、態様1~45のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様47)
前記シリカ系セラミックが、1:1以上のケイ素対窒素のモル比を有する、態様1~46のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様48)
前記シリカ系セラミックが、120:1以下のケイ素対窒素のモル比を有する、態様1~47のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様49)
前記シリカ系セラミックが、1:100以上のケイ素対炭素のモル比を有する、態様1~48のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様50)
前記シリカ系セラミックが、1:50以上のケイ素対炭素のモル比を有する、態様1~49のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様51)
前記シリカ系セラミックが、3,000:1以下のケイ素対炭素のモル比を有する、態様1~50のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様52)
前記シリカ系セラミックが、窒素を含むシランを含有する混合物から誘導される、態様1~51のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様53)
前記シリカ系セラミックが、構造(IV):
(態様54)
前記シリカ系セラミックが、構造(V):
(態様55)
Xが、クロロ、ブロモ、ヨード、トシル、及びトリフルオロメタンスルホニルから選択される、態様1~54のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様56)
前記シリカセラミックが、(3-クロロプロピル)トリエトキシシランを含む混合物から誘導される、態様1~55のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様57)
前記シリカ系セラミックが、構造(VI):
(態様58)
前記シリカ系セラミックが、構造(VII):
(態様59)
前記シリカ系セラミックが、トリメトキシシリルプロピル-N,N,N-トリメチルアンモニウムを含む混合物から誘導される、態様1~58のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様60)
前記シリカ系セラミックが、構造(VIII):
(態様61)
前記シリカ系セラミックが、オルトケイ酸テトラエチルの構造を有する化合物を含む混合物から誘導される、態様1~60のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様62)
前記シリカ系セラミックが、1:0.01~20:1~30のモル比で、構造(VIII)を有する化合物、構造(IV)を有する化合物、及び水を含む混合物から誘導される、態様1~61のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様63)
前記シリカ系セラミックが、1:0.01~20:1~30のモル比で、構造(VIII)を有する化合物、構造(VI)を有する化合物、及び水を含む混合物から誘導される、態様1~62のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様64)
前記シリカ系セラミックが、1μm以下の平均細孔径を有する、態様1~63のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様65)
前記シリカ系セラミックが、2nm以下の平均細孔径を有する、態様1~64のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様66)
前記シリカ系セラミックが、0.25nm以上の平均細孔径を有する、態様1~65のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様67)
前記陰イオン交換膜又は材料が、1%以上の容積空隙率を有する、態様1~66のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様68)
前記陰イオン交換膜又は材料が、70%以下の容積空隙率を有する、態様1~67のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様69)
前記シリカ系セラミックの前記細孔が、40:1以下のアスペクト比を有する、態様1~68のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様70)
前記シリカ系セラミックの前記細孔が、秩序化構造を有する、態様1~69のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様71)
前記シリカ系セラミックの前記細孔が、ほぼ球形である、態様1~70のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様72)
前記シリカ系セラミックの前記細孔が、10以下のchi
2
/N値で、小角散乱スペクトルの球形モデルに適合し、ここで、Nが、前記球形モデル当てはめ範囲にわたる点小角散乱データ点の数である、態様1~71のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様73)
前記シリカ系セラミックが、フラクタル多孔質構造を有する、態様1~72のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様74)
前記シリカ系セラミックの前記細孔が、0.8以下の細孔半径の対数正規多分散指数を有する、態様1~73のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様75)
前記多孔質支持膜が、前記シリカ系セラミックの非存在下で、50nm以上の平均細孔径を有する細孔を含む、態様1~74のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様76)
前記多孔質支持膜が、前記シリカ系セラミックの非存在下で、50μm以下の平均細孔径を有する細孔を含む、態様1~75のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様77)
前記多孔質支持膜が、3μm以上の断面厚さを有する、態様1~76のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様78)
前記多孔質支持膜が、1,000μm以下の断面厚さを有する、態様1~77のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様79)
前記多孔質支持膜が、10%以上の容積空隙率を有する、態様1~78のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様80)
前記多孔質支持膜が、99%以下の容積空隙率を有する、態様1~79のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様81)
前記多孔質支持膜が、10nm以上の平均直径を有する支持構成要素を含む、態様1~80のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様82)
前記多孔質支持膜が、50μm以下の平均直径を有する支持構成要素を含む、態様1~81のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様83)
前記支持構成要素が、繊維、撚り糸、及びワイヤから選択される、態様1~82のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様84)
前記多孔質支持膜が、不織布若しくはメッシュ、ベール、編布、織布若しくはメッシュ、連続気泡構造、フィブリル及びノード構造、又は連続気泡フォームの形態である、態様1~83のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様85)
前記多孔質支持膜が、ポリマー材料を含む、態様1~84のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様86)
前記ポリマー材料が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアセトニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレングリコール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリアクリルアミド、ポリジメチルシロキサン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、又はそれらの組合せ若しくは誘導体を含む、態様1~85のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様87)
前記多孔質支持膜が、セラミック材料を含む、態様1~86のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様88)
前記セラミック材料が、ホウケイ酸ガラス、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウム、酸化スズ、酸化鉄、又はそれらの組合せを含む、態様1~87のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様89)
前記多孔質支持膜が、金属及び/又は金属合金を含む、態様1~88のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様90)
前記金属及び/又は金属合金が、鉄又は鋼を含む、態様1~89のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様91)
前記多孔質支持膜が、前記支持膜の表面に1つ以上の両親媒性分子を含む、態様1~90のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様92)
前記両親媒性分子が、アルキル硫酸ナトリウム、スルホコハク酸ジアルキル、又はアルキルトリメチルアンモニウムハロゲン化物を含む、態様1~91のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様93)
前記多孔質支持膜の細孔容積の50%以上が、前記シリカ系セラミックによって充填される、態様1~92のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様94)
前記陰イオン交換膜が、ポリマー材料を含む縁取り材料を含む、態様1~93のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様95)
前記陰イオン交換膜が、シリコーン、エポキシ、ポリウレタン、アクリル、シリコーンゴム、ポリ(スチレン-イソプレン-スチレン)、ポリ(スチレン-イソブチレン-スチレン)、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアセトニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレングリコール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリアクリルアミド、ポリジメチルシロキサン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、セルロース、又はそれらの組合せ若しくは誘導体を含む縁取り材料を含む、態様1~94のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様96)
前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料が、1%以上の吸水率を有する、態様1~95のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様97)
前記陰イオン交換膜が、0.5%以下の線膨張を有する、態様1~96のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様98)
前記陰イオン交換膜が、0.01%以上の線膨張を有する、態様1~97のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様99)
前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料が、85%以上の陰イオン選択透過性を有する、態様1~98のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様100)
前記多孔質支持膜が、1.5N以上の機械的破裂圧力を有する、態様1~99のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様101)
前記多孔質支持膜が、2.0ポンド以上/平方インチ(PSI)の機械的破裂圧力を有する、態様1~100のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様102)
前記脱離基が、クロロ、ブロモ、ヨード、トシル、及びトリフルオロメタンスルホニルから選択される、態様1~101のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様103)
前記脱離基がクロロである、態様1~102のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様104)
前記アミンが第三級アミンである、態様1~103のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様105)
前記アミンがトリメチルアミンである、態様1~104のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様106)
前記陰イオン交換材料が、樹脂の形態である、態様1~105のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様107)
前記陰イオン交換材料が、複数の粒子の形態である、態様1~106のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様108)
前記粒子が、1μm以上の平均最大断面寸法を有する、態様1~107のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様109)
前記粒子が、1cm以下の平均最大断面寸法を有する、態様1~108のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様110)
前記陰イオン交換材料が、ビーズの形態である、態様1~109のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様111)
前記陰イオン交換膜が、電気化学的デバイスに組み込まれる、態様1~110のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様112)
前記陰イオン交換膜が、逆浸透、ナノろ過、又は限外ろ過装置に組み込まれる、態様1~111のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
(態様113)
前記陰イオン交換膜が、吸着装置に組み込まれる、態様1~112のいずれか一項に記載の陰イオン交換膜、陰イオン交換材料、又は方法。
All transitional phrases such as "comprise", "include", "carry", "have", "contain", "accompany", "hold", etc. in the claims and herein above should be understood to mean open ended, ie including but not limited to. Only the transitional phrases "consisting of" and "consisting essentially of" are used, respectively, as described in the United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures, Section 2111.03. Shall be a closed or semi-closed transitional phrase.
The disclosure content of this specification may include the following aspects.
(Aspect 1)
a porous support membrane;
a silica-based ceramic covering at least a portion of the porous support membrane;
wherein the silica-based ceramic comprises quaternary ammonium groups covalently bonded to the silica-based ceramic, and the silica-based ceramic has an average pore size of 10 nm or less. exchange membrane.
(Aspect 2)
a porous support membrane;
a silica-based ceramic forming a coating on and/or within the porous support membrane;
wherein the silica-based ceramic comprises quaternary ammonium groups covalently bonded to the silica-based ceramic, and wherein the anion exchange membrane contains chloride ions of 0.00001 S/cm or more Conductive, anion exchange membrane.
(Aspect 3)
An anion exchange membrane comprising a silica-based ceramic, the anion exchange membrane having a water absorption of 10% by weight or more and a linear expansion of 10% or less.
(Aspect 4)
a porous support membrane;
a silica-based ceramic covering at least a portion of the porous support membrane;
wherein the silica-based ceramic comprises quaternary ammonium groups covalently bonded to the silica-based ceramic, and 50% or more of the pore volume of the porous support membrane is the silica Anion-exchange membrane filled with system ceramics.
(Aspect 5)
a porous support membrane;
a silica-based ceramic forming a coating on and/or within the porous support membrane;
wherein the silica-based ceramic comprises quaternary ammonium groups covalently bonded to the silica-based ceramic, and wherein the anion exchange membrane has an anion exchange of 0.01 meq/g or more An anion exchange membrane with capacity.
(Aspect 6)
a porous support membrane;
a silica-based ceramic covering at least a portion of the porous support membrane;
wherein the silica-based ceramic comprises quaternary ammonium groups covalently bonded to the silica-based ceramic, wherein the quaternary ammonium groups are 0 per gram of the anion exchange membrane An anion exchange membrane present in said anion exchange membrane in an amount equal to or greater than .01 mmol.
(Aspect 7)
Silica-based ceramic containing quaternary ammonium groups covalently bonded to the silica-based ceramic
wherein the silica-based ceramic comprises Si in an amount of 6% or more by weight of the silica-based ceramic;
The anion exchange material has an anion exchange capacity of 0.01 meq/g or more,
An anion exchange material, wherein the silica-based ceramic has an average pore size of less than 10 nm.
(Aspect 8)
Silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% or more by weight of the silica-based ceramic
, wherein the anion exchange membrane has an anion exchange capacity of 0.01 meq/g or more.
(Aspect 9)
An anion exchange membrane comprising a silica-based ceramic, the anion exchange membrane having an anion exchange capacity of 0.01 meq/g or more and a linear expansion of 10% or less.
(Mode 10)
Silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% or more by weight of the silica-based ceramic
, wherein the anion exchange membrane has an anion permselectivity of 65% or more.
(Aspect 11)
Silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% or more by weight of the silica-based ceramic
wherein the anion exchange membrane has a chloride ion conductivity of 0.00001 S/cm or more.
(Aspect 12)
An anion exchange membrane comprising a silica-based ceramic, the anion exchange membrane having a chloride ion conductivity of 0.00001 S/cm or more and a linear expansion of 10% or less.
(Aspect 13)
Silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% or more by weight of the silica-based ceramic
wherein said anion exchange membrane has an osmotic water permeability of 100 mL/(hr·bar·m 2 ) or less.
(Aspect 14)
Silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% or more by weight of the silica-based ceramic
wherein the silica-based ceramic comprises pores, and the average diameter of the pores of the silica-based ceramic is less than the anion exchange membrane when the anion exchange membrane is in a dry state. An anion exchange membrane that is at least 1.1 times larger when the membrane is in its hydrated state.
(Aspect 15)
Silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% or more by weight of the silica-based ceramic
wherein the silica-based ceramic comprises pores, wherein:
When the anion exchange membrane is in the dry state, the silica-based ceramic pores fit a model of small-angle scattering spectrum with intensity (I) as a function of the scattering vector, q, as follows:
When the anion exchange membrane is in the hydrated state, the silica-based ceramic pores fit a core-shell model of the small-angle scattering spectrum with intensity (I) as a function of the scattering vector, q, as follows: can be:
I(q)=P(q)S(q)+bck
(Aspect 16)
A method for using an anion exchange membrane according to any one of aspects 1-6, 8-15, and 21-113 in an electrochemical application, comprising:
contacting the anion exchange membrane with an electrolyte; and
passing an electric current through an electrode in electrical communication with the electrolyte;
A method, including
(Aspect 17)
A method for using an anion exchange material according to any one of aspects 7 and 21-113 in an electrochemical application, comprising:
contacting the anion exchange material with an electrolyte; and
passing an electric current through an electrode in electrical communication with the electrolyte;
A method, including
(Aspect 18)
114. A method for using an anion exchange membrane according to any one of aspects 1-6, 8-15, and 21-113 as an adsorbent material, comprising flowing a fluid through said anion exchange membrane. ;as well as
adsorbing a component of said fluid
A method, including
(Aspect 19)
A method for using an anion exchange material according to any one of aspects 7 and 21-113 as an adsorbent material, comprising flowing a fluid through said anion exchange material; and
adsorbing a component of said fluid
A method, including
(Aspect 20)
A method for using an anion exchange membrane according to any one of aspects 1-6, 8-15, and 21-113 in a separation application, comprising subjecting said anion exchange membrane to a transmembrane pressure. A method, including
(Aspect 21)
21. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-20, further comprising a porous support membrane coated with said silica-based ceramic.
(Aspect 22)
22. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-21, wherein the silica-based ceramic comprises quaternary ammonium groups covalently bonded to the silica-based ceramic.
(Aspect 23)
23. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-22, wherein the silica-based ceramic has an average pore size of 10 nm or less.
(Aspect 24)
24. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-23, wherein the quaternary ammonium groups are directly adjacent to the surface of the porous support membrane.
(Aspect 25)
25. Any of aspects 1-24, wherein the quaternary ammonium groups are present in the anion exchange membrane or anion exchange material in an amount of 0.01 mmol per gram of the anion exchange membrane or anion exchange material. Anion exchange membrane, anion exchange material, or method according to any one of the preceding paragraphs.
(Aspect 26)
26. Any of aspects 1-25, wherein the quaternary ammonium groups are present in the anion exchange membrane or anion exchange material in an amount of 0.1 mmol per gram of the anion exchange membrane or anion exchange material. Anion exchange membrane, anion exchange material, or method according to any one of the preceding paragraphs.
(Aspect 27)
27. Embodiment 26, wherein the quaternary ammonium groups are substantially uniformly distributed within the silica-based ceramic based on the average amount of quaternary ammonium groups over the thickness of the coating. Anion exchange membrane, anion exchange material, or method according to .
(Aspect 28)
28. Embodiment 27, wherein the quaternary ammonium groups are substantially uniformly distributed within the silica-based ceramic based on the maximum amount of quaternary ammonium groups over the thickness of the coating. Anion exchange membrane, anion exchange material, or method according to .
(Aspect 29)
29. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-28, wherein the anion exchange membrane or anion exchange material has an anion exchange capacity of 0.01 meq/g or more. .
(Aspect 30)
30. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-29, wherein the anion exchange membrane or anion exchange material has an anion exchange capacity of 0.1 meq/g or more. .
(Aspect 31)
31. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-30, wherein the silica-based ceramic comprises Si in an amount of 6% or more by weight of the silica-based ceramic.
(Aspect 32)
32. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-31, wherein the silica-based ceramic comprises Si in an amount of 1.5 mol% or more of the silica-based ceramic.
(Aspect 33)
33. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-32, wherein the anion exchange membrane has a linear expansion of 10% or less.
(Aspect 34)
34. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-33, wherein the anion exchange membrane has a linear expansion of 5% or less.
(Aspect 35)
35. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-34, wherein said anion exchange membrane has an anion permselectivity of 65% or greater.
(Aspect 36)
36. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-35, wherein said anion exchange membrane has a chloride conductivity of 0.00001 S/cm or greater.
(Aspect 37)
37. The anion exchange membrane, anion exchange material, or according to any one of aspects 1 to 36, wherein the anion exchange membrane has an osmotic water permeability of 100 mL/(hr·bar·m 2 ) or less, or Method.
(Aspect 38)
38. The anion exchange membrane, anion exchange material, or according to any one of aspects 1 to 37, wherein the anion exchange membrane has an osmotic water permeability of 50 mL/(hr·bar·m 2 ) or less, or Method.
(Aspect 39)
39. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-38, wherein no intervening layer is present between the silica-based ceramic comprising the quaternary ammonium groups and the porous support membrane.
(Aspect 40)
The silica-based ceramic comprises pores, and the average diameter of the pores of the silica-based ceramic is less when the anion exchange membrane is in the dry state than when the anion exchange membrane is in the dry state. 40. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-39 that is at least 1.1 times greater.
(Aspect 41)
The silica-based ceramic comprises pores, and the average diameter of the pores of the silica-based ceramic is 5 when the anion exchange membrane is in the hydrated state than when the anion exchange membrane is in the dry state. 41. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-40, wherein the anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-40 is no more than two times smaller.
(Aspect 42)
The silica-based ceramic comprises pores, wherein:
When the anion exchange membrane or anion exchange material is in the dry state, the pores of the silica-based ceramic fit a model of small-angle scattering spectrum with intensity (I) as a function of the scattering vector, q, as follows: are as follows:
When the anion exchange membrane or anion exchange material is in a hydrated state, the silica-based ceramic pores fit a core-shell model of small-angle scattering spectra with intensity (I) as a function of the scattering vector, q. , which is as follows:
I(q)=P(q)S(q)+bck
(Aspect 43)
43. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-42, wherein the silica-based ceramic forms a monolayer on the porous support membrane.
(Aspect 44)
44. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-43, wherein the quaternary ammonium groups are within 1 μm of the surface of the porous support membrane.
(Aspect 45)
45. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-44, wherein the silica-based ceramic is derived from a sol-gel.
(Aspect 46)
46. Anion exchange membrane, anion exchange material according to any one of aspects 1 to 45, wherein said silica-based ceramic is derived from co-condensation of silicon-containing precursors comprising moieties containing ammonium groups or leaving groups. , or method.
(Aspect 47)
47. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-46, wherein the silica-based ceramic has a silicon to nitrogen molar ratio of 1:1 or greater.
(Aspect 48)
48. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-47, wherein the silica-based ceramic has a silicon to nitrogen molar ratio of 120:1 or less.
(Aspect 49)
49. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-48, wherein the silica-based ceramic has a silicon to carbon molar ratio of 1:100 or greater.
(Aspect 50)
50. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-49, wherein the silica-based ceramic has a silicon to carbon molar ratio of 1:50 or greater.
(Aspect 51)
51. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-50, wherein the silica-based ceramic has a silicon to carbon molar ratio of 3,000:1 or less.
(Aspect 52)
52. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-51, wherein the silica-based ceramic is derived from a mixture containing a nitrogen-containing silane.
(Aspect 53)
The silica-based ceramic has structure (IV):
(Aspect 54)
The silica-based ceramic has structure (V):
(Aspect 55)
55. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-54, wherein X is selected from chloro, bromo, iodo, tosyl, and trifluoromethanesulfonyl.
(Aspect 56)
56. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-55, wherein the silica ceramic is derived from a mixture comprising (3-chloropropyl)triethoxysilane.
(Aspect 57)
The silica-based ceramic has structure (VI):
(Aspect 58)
The silica-based ceramic has structure (VII):
(Aspect 59)
59. The anion exchange membrane, anion exchange material, or of any one of aspects 1-58, wherein the silica-based ceramic is derived from a mixture comprising trimethoxysilylpropyl-N,N,N-trimethylammonium, or Method.
(Aspect 60)
The silica-based ceramic has structure (VIII):
(Aspect 61)
61. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-60, wherein the silica-based ceramic is derived from a mixture comprising a compound having the structure of tetraethyl orthosilicate.
(Aspect 62)
Embodiment 1, wherein said silica-based ceramic is derived from a mixture comprising a compound having structure (VIII), a compound having structure (IV), and water in a molar ratio of 1:0.01-20:1-30 62. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of claims 1-61.
(Aspect 63)
Embodiment 1, wherein the silica-based ceramic is derived from a mixture comprising a compound having structure (VIII), a compound having structure (VI), and water in a molar ratio of 1:0.01-20:1-30 63. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of claims 1-62.
(Aspect 64)
64. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-63, wherein the silica-based ceramic has an average pore size of 1 μm or less.
(Aspect 65)
65. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-64, wherein the silica-based ceramic has an average pore size of 2 nm or less.
(Aspect 66)
66. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-65, wherein the silica-based ceramic has an average pore size of 0.25 nm or greater.
(Aspect 67)
67. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-66, wherein said anion exchange membrane or material has a volume porosity of 1% or more.
(Aspect 68)
68. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-67, wherein said anion exchange membrane or material has a volume porosity of 70% or less.
(Aspect 69)
69. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-68, wherein the pores of the silica-based ceramic have an aspect ratio of 40:1 or less.
(Aspect 70)
70. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-69, wherein the pores of the silica-based ceramic have an ordered structure.
(Aspect 71)
71. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-70, wherein the pores of the silica-based ceramic are approximately spherical.
(Aspect 72)
The pores of the silica-based ceramic fit a spherical model of the small-angle scattering spectrum with a chi 2 /N value of 10 or less, where N is the number of point small-angle scattering data points over the spherical model fit range . 72. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-71.
(Aspect 73)
73. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-72, wherein the silica-based ceramic has a fractal porous structure.
(Aspect 74)
74. The anion exchange membrane, anion exchange material, or of any one of aspects 1-73, wherein the pores of the silica-based ceramic have a log-normal polydispersity index of pore radius of 0.8 or less, or Method.
(Aspect 75)
75. The anion exchange membrane according to any one of aspects 1 to 74, wherein the porous support membrane contains pores having an average pore diameter of 50 nm or more in the absence of the silica-based ceramic, the anion exchange membrane materials or methods.
(Aspect 76)
76. The anion exchange membrane according to any one of aspects 1 to 75, wherein the porous support membrane contains pores having an average pore diameter of 50 μm or less in the absence of the silica-based ceramic, the anion exchange membrane materials or methods.
(Aspect 77)
77. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-76, wherein the porous support membrane has a cross-sectional thickness of 3 μm or greater.
(Aspect 78)
78. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-77, wherein the porous support membrane has a cross-sectional thickness of 1,000 μm or less.
(Aspect 79)
79. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-78, wherein the porous support membrane has a volume porosity of 10% or more.
(Aspect 80)
80. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-79, wherein the porous support membrane has a volume porosity of 99% or less.
(Aspect 81)
81. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-80, wherein the porous support membrane comprises support components having an average diameter of 10 nm or greater.
(Aspect 82)
82. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-81, wherein the porous support membrane comprises support components having an average diameter of 50 μm or less.
(Aspect 83)
83. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-82, wherein the supporting component is selected from fibers, strands, and wires.
(Aspect 84)
84. Aspects 1-83, wherein the porous support membrane is in the form of a nonwoven or mesh, veil, knitted, woven or mesh, open cell structure, fibril and node structure, or open cell foam. anion exchange membrane, anion exchange material, or method of
(Aspect 85)
85. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-84, wherein the porous support membrane comprises a polymeric material.
(Aspect 86)
The polymer material is polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyamide, polyimide, polyacetonitrile, polyvinyl acetate, polyethylene glycol, polyetheretherketone, polysulfone, polyacrylamide, polydimethylsiloxane, polyvinylidene fluoride, polyacrylic acid. , polyvinyl alcohol, polyphenylene sulfide, polytetrafluoroethylene, cellulose, microfibrillated cellulose, nanofibrillated cellulose, or combinations or derivatives thereof, Anion exchange material or method.
(Aspect 87)
87. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-86, wherein the porous support membrane comprises a ceramic material.
(Aspect 88)
Aspects 1-, wherein the ceramic material comprises borosilicate glass, silica, titania, zirconia, alumina, silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, lithium silicate, potassium silicate, tin oxide, iron oxide, or combinations thereof 88. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of Claims 87.
(Aspect 89)
89. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-88, wherein the porous support membrane comprises a metal and/or metal alloy.
(Aspect 90)
90. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-89, wherein said metal and/or metal alloy comprises iron or steel.
(Aspect 91)
91. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-90, wherein the porous support membrane comprises one or more amphiphilic molecules on the surface of the support membrane.
(Aspect 92)
92. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-91, wherein said amphiphilic molecule comprises a sodium alkyl sulfate, a dialkyl sulfosuccinate, or an alkyltrimethylammonium halide.
(Aspect 93)
93. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-92, wherein 50% or more of the pore volume of the porous support membrane is filled with the silica-based ceramic.
(Mode 94)
94. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-93, wherein said anion exchange membrane comprises a edging material comprising a polymeric material.
(Aspect 95)
The anion exchange membrane is silicone, epoxy, polyurethane, acrylic, silicone rubber, poly (styrene-isoprene-styrene), poly (styrene-isobutylene-styrene), polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyamide, polyimide, Polyacetonitrile, polyvinyl acetate, polyethylene glycol, polyetheretherketone, polysulfone, polyacrylamide, polydimethylsiloxane, polyvinylidene fluoride, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyphenylene sulfide, polytetrafluoroethylene, cellulose, or combinations thereof or 95. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-94, comprising a edging material comprising the derivative.
(Aspect 96)
96. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-95, wherein said anion exchange membrane or anion exchange material has a water absorption of 1% or greater.
(Aspect 97)
97. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-96, wherein said anion exchange membrane has a linear expansion of 0.5% or less.
(Mode 98)
98. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-97, wherein said anion exchange membrane has a linear expansion of 0.01% or greater.
(Aspect 99)
99. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-98, wherein said anion exchange membrane or anion exchange material has an anion permselectivity of 85% or greater.
(Mode 100)
100. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-99, wherein the porous support membrane has a mechanical burst pressure of 1.5 N or greater.
(Aspect 101)
101. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-100, wherein the porous support membrane has a mechanical burst pressure of 2.0 pounds per square inch (PSI) or greater. .
(Aspect 102)
102. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-101, wherein the leaving group is selected from chloro, bromo, iodo, tosyl, and trifluoromethanesulfonyl.
(Aspect 103)
103. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-102, wherein the leaving group is chloro.
(Aspect 104)
104. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-103, wherein the amine is a tertiary amine.
(Aspect 105)
105. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-104, wherein the amine is trimethylamine.
(Aspect 106)
106. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-105, wherein the anion exchange material is in the form of a resin.
(Aspect 107)
107. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-106, wherein the anion exchange material is in the form of a plurality of particles.
(Aspect 108)
108. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-107, wherein the particles have an average largest cross-sectional dimension of 1 μm or greater.
(Aspect 109)
109. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-108, wherein the particles have an average largest cross-sectional dimension of 1 cm or less.
(Aspect 110)
110. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-109, wherein the anion exchange material is in the form of beads.
(Aspect 111)
111. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-110, wherein the anion exchange membrane is incorporated into an electrochemical device.
(Aspect 112)
112. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-111, wherein the anion exchange membrane is incorporated into a reverse osmosis, nanofiltration, or ultrafiltration device.
(Aspect 113)
113. The anion exchange membrane, anion exchange material, or method of any one of aspects 1-112, wherein the anion exchange membrane is incorporated into an adsorption device.
Claims (52)
前記多孔質支持膜の少なくとも一部を被覆するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記シリカ系セラミックが、10nm以下の平均細孔径を有する、陰イオン交換膜。 a porous support membrane;
and a silica-based ceramic coating at least a portion of the porous support membrane, wherein the silica-based ceramic comprises a quaternary ammonium group covalently bonded to the silica-based ceramic, and An anion exchange membrane comprising a silica-based ceramic having an average pore size of 10 nm or less.
前記多孔質支持膜上及び/若しくは前記多孔質支持膜内にコーティングを形成するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記陰イオン交換膜が、0.00001S/cm以上の塩化物イオン伝導性を有する、陰イオン交換膜。 a porous support membrane;
and a silica-based ceramic forming a coating on and/or within the porous support membrane, wherein the silica-based ceramic is covalently bonded to the silica-based ceramic. An anion exchange membrane comprising quaternary ammonium groups and having a chloride ion conductivity of 0.00001 S/cm or more.
前記多孔質支持膜の少なくとも一部を被覆するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記多孔質支持膜の細孔容積の50%以上が、前記シリカ系セラミックによって充填される、陰イオン交換膜。 a porous support membrane;
and a silica-based ceramic coating at least a portion of the porous support membrane, wherein the silica-based ceramic comprises a quaternary ammonium group covalently bonded to the silica-based ceramic, and An anion exchange membrane, wherein 50% or more of the pore volume of the porous support membrane is filled with the silica-based ceramic.
前記多孔質支持膜上及び/若しくは前記多孔質支持膜内にコーティングを形成するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記陰イオン交換膜が、0.01meq/g以上の陰イオン交換容量を有する、陰イオン交換膜。 a porous support membrane;
and a silica-based ceramic forming a coating on and/or within the porous support membrane, wherein the silica-based ceramic is covalently bonded to the silica-based ceramic. An anion exchange membrane comprising quaternary ammonium groups and having an anion exchange capacity of 0.01 meq/g or more.
前記多孔質支持膜の少なくとも一部を被覆するシリカ系セラミックと
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックに共有結合された第四級アンモニウム基を含み、前記第四級アンモニウム基が、前記陰イオン交換膜のグラム当たり0.01mmol以上の量で、前記陰イオン交換膜中に存在する、陰イオン交換膜。 a porous support membrane;
and a silica-based ceramic coating at least a portion of the porous support membrane, wherein the silica-based ceramic comprises a quaternary ammonium group covalently bonded to the silica-based ceramic, and An anion exchange membrane wherein quaternary ammonium groups are present in said anion exchange membrane in an amount of 0.01 mmol or more per gram of said anion exchange membrane.
を含む陰イオン交換材料であって、前記シリカ系セラミックが、前記シリカ系セラミックの6重量%以上の量のSiを含み、
前記陰イオン交換材料が、0.01meq/g以上の陰イオン交換容量を有し、
前記シリカ系セラミックが、10nm未満の平均細孔径を有する、陰イオン交換材料。 1. An anion exchange material comprising a silica-based ceramic comprising quaternary ammonium groups covalently bonded to the silica-based ceramic, said silica-based ceramic comprising Si in an amount of 6% or more by weight of said silica-based ceramic,
The anion exchange material has an anion exchange capacity of 0.01 meq/g or more,
An anion exchange material, wherein the silica-based ceramic has an average pore size of less than 10 nm.
を含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、0.01meq/g以上の陰イオン交換容量を有する、陰イオン交換膜。 An anion exchange membrane comprising a silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% by weight or more of the silica-based ceramic, wherein the anion exchange membrane has an anion exchange capacity of 0.01 meq/g or more exchange membrane.
を含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、65%以上の陰イオン選択透過性を有する、陰イオン交換膜。 An anion exchange membrane comprising a silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% by weight or more of the silica-based ceramic, wherein the anion exchange membrane has an anion selective permeability of 65% or more. .
を含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、0.00001S/cm以上の塩化物イオン伝導性を有する、陰イオン交換膜。 An anion exchange membrane comprising a silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% by weight or more of the silica-based ceramic, wherein the anion exchange membrane has a chloride ion conductivity of 0.00001 S/cm or more. ion exchange membrane.
を含む陰イオン交換膜であって、前記陰イオン交換膜が、100mL/(hr・bar・m2)以下の浸透性水透過性を有する、陰イオン交換膜。 An anion exchange membrane comprising a silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% by weight or more of the silica-based ceramic, wherein the anion exchange membrane has a permeation water permeability of 100 mL/(hr·bar·m 2 ) or less. anion-exchange membrane.
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、細孔を含み、前記シリカ系セラミックの細孔の平均直径は、前記陰イオン交換膜が乾燥状態にあるときより、前記陰イオン交換膜が水和状態にあるとき、1.1倍以上大きい、陰イオン交換膜。 An anion exchange membrane comprising a silica-based ceramic containing Si in an amount of 6% by weight or more of the silica-based ceramic, wherein the silica-based ceramic includes pores, and the average diameter of the pores of the silica-based ceramic is An anion exchange membrane that is at least 1.1 times larger when said anion exchange membrane is in a hydrated state than when said anion exchange membrane is in a dry state.
を含む陰イオン交換膜であって、前記シリカ系セラミックが、細孔を含み、ここで:
前記陰イオン交換膜が乾燥状態にあるとき、前記シリカ系セラミックの細孔は、散乱ベクトル、qの関数としての強度(I)を有する小角散乱スペクトルのモデルに適合し、以下のとおりであり:
前記陰イオン交換膜が水和状態にあるとき、前記シリカ系セラミックの細孔は、散乱ベクトル、qの関数としての強度(I)を有する小角散乱スペクトルのコアシェルモデルに適合し、以下のとおりであり:
I(q)=P(q)S(q)+bck
When the anion exchange membrane is in the dry state, the silica-based ceramic pores fit a model of small-angle scattering spectrum with intensity (I) as a function of the scattering vector, q, as follows:
When the anion exchange membrane is in the hydrated state, the silica-based ceramic pores fit a core-shell model of the small-angle scattering spectrum with intensity (I) as a function of the scattering vector, q, as follows: can be:
I(q)=P(q)S(q)+bck
前記陰イオン交換膜を電解質と接触させること;及び
電流を、前記電解質と電気通信している電極に通過させること
を含む、方法。 A method for using an anion exchange membrane according to any one of claims 1-6, 8-15 and 21-52 in an electrochemical application, comprising:
A method comprising: contacting the anion exchange membrane with an electrolyte; and passing an electric current through an electrode in electrical communication with the electrolyte.
前記陰イオン交換材料を電解質と接触させること;及び
電流を、前記電解質と電気通信している電極に通過させること
を含む、方法。 A method for using an anion exchange material according to any one of claims 7 and 21 to 52 in an electrochemical application, comprising:
A method comprising: contacting the anion exchange material with an electrolyte; and passing an electrical current through an electrode in electrical communication with the electrolyte.
前記流体の成分を吸着すること
を含む、方法。 A method for using an anion exchange membrane according to any one of claims 1-6, 8-15 and 21-52 as an adsorbent material, comprising flowing a fluid through said anion exchange membrane. and adsorbing a component of said fluid.
前記流体の成分を吸着すること
を含む、方法。 A method for using an anion exchange material according to any one of claims 7 and 21-52 as an adsorbent material, comprising: flowing a fluid through said anion exchange material; and A method comprising adsorbing a
前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料が乾燥状態にあるとき、前記シリカ系セラミックの細孔は、散乱ベクトル、qの関数としての強度(I)を有する小角散乱スペクトルのモデルに適合し、以下のとおりであり:
前記陰イオン交換膜又は陰イオン交換材料が水和状態にあるとき、前記シリカ系セラミックの細孔は、散乱ベクトル、qの関数としての強度(I)を有する小角散乱スペクトルのコアシェルモデルに適合し、以下のとおりであり:
I(q)=P(q)S(q)+bck
When the anion exchange membrane or anion exchange material is in the dry state, the pores of the silica-based ceramic fit a model of small-angle scattering spectrum with intensity (I) as a function of the scattering vector, q, as follows: are as follows:
When the anion exchange membrane or anion exchange material is in a hydrated state, the pores of the silica-based ceramic fit a core-shell model of small-angle scattering spectra with intensity (I) as a function of the scattering vector, q. , which is as follows:
I(q)=P(q)S(q)+bck
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