烷基磺酸蒽醌电解质的合成及其在液流电池中的应用

分别以1,2-二羟基蒽醌、2,6-二羟基蒽醌和1,4-二羟基蒽为原料与丙烷磺内酯反应,合成了3种烷基磺酸基蒽醌[1-羟基-2-氧丙烷磺酸基蒽醌(1,2-AQPSH2)、2,6-二氧丙烷磺酸基蒽醌(2,6-AQDPSH2)和1-羟基-2-氧丙烷磺酸基蒽醌(1,4-AQPSH2)].研究了3种烷基磺酸基蒽醌在1 mol/L NaCl水溶液中的溶解性及其在中性条件下的氧化还原性质.选取溶解性最好的烷基磺酸基蒽醌(1,4-AQPSH2)作为阳极电解质,与2,2,6,6-四甲基哌啶醇(4-OH-TEMPO)阴极电解液搭配使用,以Nafion212作为离子交换膜,组装了中性水系有机氧化还原液流电池单电池,该液流电池的开路电压约为1.0 V,在60 mA/cm2电流密度下进行循环性能测试,电池的能量密度为68％,库仑效率为97％,电压效率为69％,经过75个充放电循环测试后电池的放电容量没有明显的降低,表明1,4-AQPSH2在该体系下运行具有良好的稳定性.这些结果表明1,4-AQPSH2作为中性水系有机氧化还原液流电池阳极电解液具有很好的应用前景.     

“双导师”和“双平台”协同育人模式探索与实践

新工科背景下,本科教育的关键任务是培养具有工程实践能力的高级应用型人才。常州大学材料科学与工程专业主动对接行业发展方向和产业发展需求,以校企合作为切入点,提出“双导师”和“双平台”协同育人新模式,探索构建产教融合、校企协同育人的长效机制,培养具有工程实践能力的新工科人才。实践证明,构建实践能力培养体系,贯彻落实大学生实践能力培养方案,可有效提升大学生的工程实践能力,培养大学生的责任意识和工匠精神,助力新工科人才培养工作。     

基于含氟聚苯并咪唑/磺化壳聚糖复合质子交换膜的制备与表征

通过磺化反应在壳聚糖(CS)上引入磺酸基团制得具备良好质子传导能力的磺化壳聚糖(SPCS)。以含氟聚苯并咪唑(FPBI)为基体材料,通过掺杂磺化壳聚糖制备得到FPBI-SPCS复合质子交换膜。研究了SPCS的质量分数对复合膜的机械性能、热稳定性、吸水率、溶胀度、质子电导率等性能影响。结果表明,复合膜的质子电导率随着SPCS质量分数的增加而增加,但是吸水率、溶胀度却随着SPCS质量分数的增加而下降,复合膜依然能够保持良好的机械性能和热稳定性。FPBI-SPCS复合膜在80℃下最高电导率达18.52 m S/cm,有望在质子交换膜燃料电池中得到应用。     

基于聚苯醚的哌啶盐型阴离子交换膜的制备与表征

以聚苯醚(PPE)和N-溴代丁二酰亚胺为原料,合成了不同溴化度的溴化PPE(Br-PPE),并进一步用哌啶盐(1–甲基哌啶)对Br-PPE进行功能化修饰,采用溶液浇铸法制备了基于哌啶盐的阴离子交换膜(Pip-PPE膜)。详细研究了Pip-PPE膜的离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀度、热稳定性、力学性能、电导率及耐碱性。结果表明,随着溴化程度的增加,Pip-PPE膜的IEC、吸水率、溶胀度、电导率和断裂伸长率都增大,而拉伸强度和拉伸弹性模量都减小,在80℃时,Pip-PPE-20膜和Pip-PPE-40膜的电导率分别为66.11 m S/cm和78.26 m S/cm。Pip-PPE膜具有良好的热稳定性。在室温下,Pip-PPE-20膜和Pip-PPE-40膜在2 mol/L的KOH溶液中连续浸泡15 d后,表现出优良的耐碱性,其电导率保持率都在97%以上。     

基于氢键作用的超分子聚合物的研究进展

氢键的温度敏感性和可逆性对聚合物热力学性质、微观自组装、结晶及液晶行为有重要影响,因而在超分子聚合物的设计与结构控制方面受到广泛关注。详细介绍了氢键型超分子聚合物的研究现状及其进展。     

燃料电池用纳米改性聚苯并咪唑阴离子交换膜的制备

以环氧氯丙烷和1–甲基咪唑为原料制备新型离子液体(IL),以IL为原料对氧化石墨烯(GO)进行表面修饰制备离子液体功能化氧化石墨烯(IL–GO),以IL–GO为添加剂制备基于含氟聚苯并咪唑(FPBI)复合膜。研究了IL–GO的含量对复合膜的热稳定性、力学强度、离子电导率、离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀度和耐碱性等性能的影响。研究结果表明,复合膜的IEC、离子电导率和拉伸性能都随着IL–GO含量的增加而增大,当IL–GO含量为30%时其拉伸应力和拉伸弹性模量分别达到77.5 MPa和1.95 GPa,在80℃下,其最大离子电导率可达72.3 m S/cm,然而复合膜的热稳定性并没随着IL–GO含量的增加而改变。FPBI/IL–GO复合膜具有良好的稳定性,该系列阴离子交换膜有望在碱性阴离子交换膜燃料电池中得到应用。     

聚偏氟乙烯/聚偏氟乙烯磺酸锂/锂盐复合固态电解质的制备及其性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)、氯磺酸和氢氧化锂等为原料制备了聚偏氟乙烯磺酸锂(SPVDFLi),将SPVDFLi与PVDF复合制得单离子聚合物电解质(SIPE).为进一步提高SIPE的电导率,向其添加双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)制备双盐型聚合物复合电解质(SPVDFLi/LiTFSI-y),通过调控LiTFSI与聚合物的比例探究了双盐型聚合物电解质的电化学性能.结果表明:LiTFSI的添加有效提高了聚合物复合电解质的电导率.含40％LiTFSI的SPVDFLi/LiTFSI-40聚合物复合电解质室温电导率可达到1.41×10-4 S/cm,锂离子迁移数为0.68,稳定电压可以达到4.84 V.组装的LiFePO4/SPE/Li电池,0.2 C倍率下循环50圈后容量保持率为99.1％.该聚合物复合电解质有望用于制备高性能锂离子电池.     

线性离子源反应离子刻蚀多晶硅绒面结构

为探究硅片绒面结构受RIE(反应离子刻蚀)工艺参数的影响规律，采用二维流体力学漂移扩散有限元方法建立了矩形腔室电容耦合等离子体放电模型，研究射频功率和压强对等离子放电特性的影响规律，并通过实验研究不同功率(1 500、1 750、1 900 W)和压强(22—30 Pa)工艺参数下，多晶硅片经刻蚀后其表面纳米结构特征。结果表明：通过采用Cl₂、O₂和SF₆作为反应气体刻蚀形成的纳米绒面结构宽度在196—480 nm、深度在120—280 nm。射频功率的增加使得中性活性物质数密度增加，刻蚀宽度随之增加，离子数密度以及电场强度增强使得刻蚀深度增加，刻蚀速率得到提高；压强的增加只增加刻蚀宽度，对刻蚀深度几乎无影响。该方法和结论可为RIE工艺参数控制和绒面结构调控提供参考。