掺杂SGO@SiO_2的PVDF-g-PSSA共混质子交换膜的制备及性能评价

为了提高微生物燃料电池中质子交换膜(PEM)的综合性能,实验中使用正硅酸乙酯通过原位水解的方式将SiO_2穿插到磺化氧化石墨烯(SGO)上,再与自制PVDF-g-PSSA均聚物共混制备了新型共混质子交换膜。使用傅里叶漫反射光谱仪(FTIR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)对杂化颗粒进行表征,确定了SGO@SiO_2已成功制备.考察了不同SGO@SiO_2颗粒添加百分比对共混膜的物化性能和抗污染性能的影响,得出当SGO@SiO_2添加质量分数为1.0%时,共混质子交换膜的亲水接触角降低了22%、含水率提高了40%、溶胀率提高28%、断裂强度提高到37.3 MPa、IEC达到2.2 mmol/g、质子传导率提高到0.069 S/cm,QCM-D结果表明,共混膜的抗污染能力最强,即共混膜的综合性能达到最优.主要原因是加入SGO@SiO_2杂化颗粒的共混膜的性能同时受到了SiO_2和SGO的影响.SGO中—SO_3H的引入提高了共混膜的质子传导能力,亲水性的—SO_3H增加了膜的含水率,同时SGO较高的比表面积有利于分散无机颗粒之间的团聚.而SiO_2的引入能够提高共混膜的保湿性,抑制膜的溶胀,增强共混膜的机械强度和抗污染能力.