PAN/MXene复合纤维电极制备及性能研究

采用单片层MXene与聚丙烯腈粉末(PAN)为原料制备纺丝液，经过湿法纺丝成型、高温碳化制备出PAN/MXene复合纤维电极；分析考察了MXene含量对纤维电极微观结构以及力学、电学、电化学等性能的影响规律。结果表明，当MXene含量为25%(质量分数)时，纤维电极的综合性能最佳，强度、电导率以及比电容可达到13.24 MPa、696.37 S/m和112.13 F/g, 1 000次循环后电容保持率为95.83%。     

高强度自支撑聚丙烯腈基GPE膜的原位制备及性能研究

通过原位聚合方法制备化学交联型聚丙烯腈基凝胶聚合物电解质(PAN-GPE)薄膜,利用红外光谱仪、万能试验机、电化学工作站和综合热分析仪分别对其分子结构、拉伸强度、离子导电率和热性能进行表征,探究二乙烯基苯(DVB)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)3种交联剂对GPE膜性能的影响。研究表明,3种交联剂均可以明显提高GPE膜的拉伸强度,EGDMA的增强效果最佳,其使用量为聚合单体质量的2.5%时,PAN-GPE膜的拉伸强度由0.26 MPa增强到了5.87 MPa,提高了21.6倍;在实验范围内,3种交联剂对GPE膜的离子导电率影响不大。     

静电纺丝法制备聚丙烯腈/聚醋酸乙烯酯复合纳米纤维膜

采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)复合纳米纤维膜。利用原子力显微镜(AFM)、电子显微镜(SEM)分析了纤维的直径分布、整体形貌及单根纳米纤维的表面形貌;利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析了PAN、PAN/PVAc、PVAc纳米纤维膜的化学组成;同时借助热重(TG)分析了PVAc的加入对复合纤维膜热性能的影响。结果表明,当m(PAN)∶m(PVAc)=5∶5、质量分数为10%时,所得纤维膜最有利于制备聚合物电解质膜;PAN与PVAc之间产生配位键,从而提高了纤维膜的热性能。     

聚丙烯腈/醋酸纤维素共混超滤膜的研制与改性

研究了聚丙烯腈 /二醋酸纤维素 (PAN/CA)共混超滤膜的性能与聚合物共混比、聚合物质量分数等的关系 .结果表明 ,加有氯化锂 (LiCl)的二甲基乙酰胺 (DMAC)是PAN/CA共混体系的良溶剂 .当聚合物的质量分数为 14 % ,PAN/CA共混比为 5 0 / 5 0时 ,所制得的共混超滤膜的性能较好 .对共混超滤膜进行水解改性的实验发现 :膜的截留率上升 ,水通量下降 .用酱油、药酒为料液的超滤实验表明 :共混膜和水解改性膜的耐污染性能优于聚丙烯腈 (PAN)、聚砜 (PS)和磺化聚砜 (SPS)膜     

三(甲氧基聚乙二醇)-铝酯锂离子电池聚合物电解质的制备与研究

以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGM)和十六烷基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(HPEGM)为单体,三(甲氧基聚乙二醇)-铝酯(MPEG-Al酯)为增塑剂,锂盐为高氯酸锂(LiClO4),采用自由基溶液聚合法制备了聚合物电解质P(MPEGM-HPEGM)/MPEG-Al。用红外光谱(FT-IR)、差热分析(DSC)和交流阻抗等方法对聚合物及电解质的结构与性能进行了研究。测试结果表明,MPEGM和HPEGM共聚生成P(MPEGM-coHPEGM);聚合物中聚氧化乙烯(PEO)链段的运动能力得到提高,有利于离子传输;聚合物电解质膜具有优良的热稳定性和电化学稳定性;以MPEG7-Al为增塑剂,当m(MPEGM)∶m(HPEGM)∶m(MPEG7-Al)=4∶1∶5,n(Li+)∶n(EO)=1∶20时,30℃下,聚合物电解质的离子电导率最高达到0.43×10-3S/cm;离子迁移数达到0.3;电化学窗口为4.8V。     

PAN/PS共混超滤膜的制备及性能研究

采用共混法制备聚丙烯腈(PAN)/聚砜(PS)超滤膜,以聚丙烯腈作为第一组分(连续相),聚砜为第二组分(分散相),用相转化法流延成膜;研究共混比、聚合物浓度、添加剂、凝胶浴等对共混膜水通量和截留率的影响,并采用扫描电镜对膜的结构形态进行了观察。结果表明:PAN/PS共混膜与PAN膜具有相似的化学稳定性,但较PAN膜具有更好的分离透过性。     

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸复合聚氧化乙烯制备凝胶聚合物电解质及研究

以十六烷基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(HPEGM)和甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGM)为单体,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑(BmimBF4)为增塑剂,高氯酸锂(LiClO4)作锂盐,采用自由基溶液聚合法制备凝胶聚合物电解质(PGE)。用红外光谱(FT-IR)、差热分析(DSC)和交流阻抗(AC)等方法对聚合物电解质的结构与性能进行了研究。测试结果表明:离子液体对聚合物基体起到了很好的增塑作用,促进了聚氧化乙烯(PEO)链段的运动,有利于离子传输;当m(HPEGM)∶m(MPEGM)∶m(BmimBF4)=1∶4∶10,n(Li+)∶n(EO)=1∶20时,30℃下,聚合物电解质的离子电导率可达1.10×10-3 S/cm;聚合物电解质膜显示出优良的热稳定性;电化学窗口达4.6V。     

以聚丙烯腈为基的钠盐聚合物电解质的研究

本文制备了以聚丙烯腈为基的钠盐聚合物电解质。通过高氯酸钠在碳酸丙烯酯（ＰＣ）或二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）中与聚丙烯腈（ＰＡＮ）混合制成的固体电解质不仅具有良好的力学性能且室温离子电导率均在１×１０￣（－３）ｓ／ｃｍ以上。并对电导率测量结果、聚合物电解质的ＤＳＣ测试、Ｘ－射线衍射分析（ＸＲＤ）、ＳＥＭ形貌观察及红外光谱（ＩＲ）测试给予了报导。     

菱角壳基多孔炭的制备及其电化学电容特性研究

以菱角壳为前驱体,采用KOH化学活化法制备超级电容器用多孔炭,研究了不同碱炭比对多孔炭结构和电化学性能的影响。采用SEM、XRD、Raman、N_2吸脱附测试对多孔炭的微观结构进行表征,并利用循环伏安、恒流充放电、长循环、交流阻抗等方法考察其电容性能。结果表明,碱炭比为4时,多孔炭具有最高的比表面积(2 046.74 m~2/g)和最丰富的孔结构,以TEABF_4/PC为电解液组装成超级电容器,在0.1 A/g电流密度下,其比电容高达126.1 F/g,以0.5 A/g电流密度循环10 000次,其比电容仍保持92.6 F/g,展现出良好的电容性能。     

聚丙烯腈/石墨烯纳米复合物的制备、表征及其热性能

采用以水和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂作反应介质的沉淀聚合法制备了聚丙烯腈/石墨烯纳米复合物。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和广角X射线衍射(XRD)研究了聚丙烯腈/石墨烯复合物的组成、结构、形貌及两组份的相互作用。利用差式扫描量热分析(DSC)研究了聚丙烯腈及纳米复合物的热性能。结果表明,强极性的聚丙烯腈与石墨烯之间存在较强的非共价相互作用;由于石墨烯的加入,聚丙烯腈的玻璃化转变温度提高了30℃;石墨烯添加量为3%(质量分数)时,聚丙烯腈在氮气和空气中的环化反应放热峰值分别提高了3和11℃;石墨烯使聚丙烯腈在热稳定化过程中的环化反应和氧化反应放热峰宽化、缓和。     

添加剂对聚丙烯腈膜结构和性能的影响

采用相转化法制备聚丙烯腈膜,分别以高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30和PVP-K90)、聚乙二醇(PEG-2000和PEG-6000)和有机小分子乙二醇、无机盐氯化锂(LiCl)等六种物质作为制备聚丙烯腈膜的添加剂,含量均为3%(质量分数)。并对聚丙烯腈膜的表面和断面结构、水通量、孔隙率、水接触角及对牛血清蛋白(BSA)的截留率等进行了测试及表征。结果表明:以PEG-2000作为添加剂制得的膜的微孔较多,孔径较大,断面为指状结构,具有最大的水通量和孔隙率,达到436L/(m~2·h)和86%;有机小分子乙二醇作为添加剂制得的膜的水通量较低,但对BSA的截留率最高,为93%;聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙二醇(PEG)制得的膜的水接触角较低,最小达到68°,亲水性较好。     

电致变色器件关键材料凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质是构成电致变色器件(ECD)的关键材料,其在器件中作为电极间的传导介质,为电致变色反应提供补偿离子。利用不同基体材料制备的凝胶聚合物电解质对提高电致变色器件性能具有重要影响。综述了聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)及生物材料作为凝胶电解质聚合物基体的导电机理。阐述了它们作为电致变色器件电解质层对离子电导率、透光度、电致变色性能的影响。最后对凝胶聚合物电解质未来发展趋势进行了展望。     

一种新型氧化还原活性凝胶电解质在超级电容器中的应用

以2-巯基吡啶(PySH)为氧化还原活性介质,以聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体,采用溶液共混法制备了PVA-H2SO4-PySH凝胶电解质,研究了Py-SH添加量对凝胶电解质离子电导率的影响,并组装了活性炭电极超级电容器,利用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗谱和自放电等测试对超级电容器电化学性能进行了表征。结果表明,PySH的引入提高了凝胶电解质的离子电导率,同时也改善了超级电容器的电化学性能,在相同电流密度下,超级电容器电极比电容由137F/g提高为394F/g,能量密度由3.6Wh/kg提高到12.4Wh/kg,经过3000次充放电循环后比电容保持率为89%。     

一种新型氧化还原活性凝胶电解质在超级电容器中的应用

以2-巯基吡啶(PySH)为氧化还原活性介质,以聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体,采用溶液共混法制备了PVA-H2SO4-PySH凝胶电解质,研究了PySH添加量对凝胶电解质离子电导率的影响,并组装了活性炭电极超级电容器,利用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗谱和自放电等测试对超级电容器电化学性能进行了表征。结果表明,PySH的引入提高了凝胶电解质的离子电导率,同时也改善了超级电容器的电化学性能,在相同电流密度下,超级电容器电极比电容由137F/g提高为394F/g,能量密度由3.6Wh/kg提高到12.4Wh/kg,经过3000次充放电循环后比电容保持率为89%。     

非均相聚合工艺制备高分子量聚丙烯腈的研究进展

综述了非均相聚合工艺制备高分子量聚丙烯腈(PAN)聚合物的工艺特点及研究现状。由此可见,采用非均相聚合体系有利于制备高分子量的PAN聚合物,并成为制备高性能PAN基碳纤维的优良前驱体。     

凝胶聚合物电解质组装聚3,4-乙烯二氧噻吩固态超级电容器

以聚3,4-乙烯二氧噻吩/碳纸(PEDOT/CP)为电极,聚乙烯醇/硫酸/碘化钾(PVA/H_2SO_4/KI)凝胶为聚合物电解质,组装成PEDOT固态超级电容器。采用循环伏安法(CV)、恒电流充电/放电技术(GCD)和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了电解质中PVA浓度对超级电容器电化学性能的影响。结果表明,以浓度为10%的PVA溶液所组装的固态电容器在1 mA/cm~2放电电流下有较高的比电容(352.59 F/g),能量密度和功率密度分别为451.32 Wh/kg,13.29 kW/kg。凝胶聚合物电解质因兼具了液体电解质优良的电导率和固态电解质易于封装、无泄漏等优点,所以在电源备用系统、电动汽车、医疗电子器械及军工设备等领域中具有良好的应用前景。     

纤维表面原位化学氧化聚合制备复合导电可纺纤维

采用原位化学氧化聚合方法在纤维(聚丙烯腈、蚕丝蛋白)表面生长导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯和聚3,4-乙撑二氧噻吩),制备得到纤维表面均匀覆盖导电聚合物的复合导电可纺纤维,其电导率随不同的纤维、不同的导电聚合物而处于10-1～10-3S/cm.纤维表面与导电聚合物的相互作用改善了原纤维的耐热性能,但对其力学性能没有造成伤害.     

聚氧化乙烯-聚硅氧烷基离子液体复合聚合物电解质的研究

通过对不同聚硅氧烷(PDMS)含量的聚氧化乙烯-聚硅氧烷(PEO-PDMS)聚合物电解质电化学性能的测试,确定出PDMS最佳添加量,并以此聚合物配比为基体,通过复合不同质量分数的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([BMIM]TF-SI)或N-甲基、丙基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐(PP13TFSI),制备得到不同体系的离子液体复合聚合物电解质膜。离子液体的加入可显著提高聚合物电解质的室温电导率,样品PPP-100%室温电导率达到5.6×10-4S/cm。同时,样品均具有良好的热学和电化学稳定性。通过两种体系聚合物电解质性能对比得知,PP13TFSI离子液体复合聚合物电解质具有更优性能,有望作为新型电解质材料应用在锂离子电池中。     

苯基硅树脂改性锂离子电池聚合物电解质的电导率和热稳定性

通过水解缩聚法合成苯基硅树脂微球(PPSQ),使用TEM、TGA、XRD、XPS等方法对PPSQ进行表征,结果表明,PPSQ的结构规整,粒径分布均匀,且耐热性能非常优异;以聚(甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯)[P(MMA-VAc)]为基体制备PPSQ/P(MMAVAc)凝胶型聚合物电解质,研究了PPSQ的加入对聚合物电解质性能产生的影响。热失重测试和电导率测试结果表明,当PPSQ含量达到7%(质量分数)时,体系的热失重曲线向高温方向偏移,同时电导率也达到最大值3.17×10-5S/cm,聚合物电解质的综合性能达到最佳。     

纳米复合聚合物电解质的新型制备方法及其性能

以含有纳米SiO₂ 的聚乙二醇二丙烯酸酯( PEGDA) 为单体, 加入液态电解质, 通过紫外光辐射固化制备了凝胶态纳米复合聚合物电解质(NCPE) 。含有纳米SiO₂ 的PEGDA 单体是以水性硅溶胶为原料, 通过一个溶剂交换过程制备的, 与此同时纳米SiO₂ 的表面通过加入甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS) 进行改性, 使其表面具有可以参与光固化的丙烯酸酯基团。与用不含纳米粒子的PEGDA 单体制备的凝胶态聚合物电解质相比, 纳米复合聚合物电解质的电导率更高, 尤其是电化学稳定性和界面稳定性有明显提高。