基于聚乙烯醇/支化聚乙烯亚胺离子交换膜不同烃基对其性能的影响EI北大核心CSCD

以聚乙烯醇/支化聚乙烯亚胺(PVA/BPEI)为基体,分别选用多种卤代烃为季铵化试剂制备阴离子交换膜(AEMs),并采用多种测试方法对膜的关键性能进行表征,以及基于分子结构对结果进行分析讨论。结果表明,以3-氯-1-丙醇为季铵化试剂制备所得的AEM于80℃电导率可达79. 03 m S/cm,IEC值为3. 1 meq/g,且该膜由于羟基在膜内形成的氢键作用使其具有优异的热力学性能、尺寸稳定性和化学稳定性;膜内季铵基团随其疏水链长度及结构的不同对AEMs性能的影响也有所差异,引入含有羟基的柔性侧链可在膜内构成氢键网络形成亲疏水结构,是提高膜综合性能的有效途径。     

高耐碱性交联型聚苯醚阴离子交换膜的制备

以溴化聚苯醚(BPPO)为主链,N,N-二甲基己胺(DMHA),N,N-二异丙基乙胺(DIEA)和三乙胺(TEA)为季铵化试剂,N,N,N′,N′-四甲基-1,6-己二胺为交联剂制备了一系列交联型阴离子交换膜(AEMs),并对交联膜物理和电化学性能进行了表征与测试.结果表明,膜具有明显的微相分离结构、高的离子电导率、优异的尺寸稳定性和化学稳定性.其中接枝N,N-二异丙基乙胺的膜(c-PPO-DIEA)离子电导率在80℃下可达到72.3 mS/cm;在1 mol/L NaOH中经480 h的耐碱性测试发现,膜c-PPO-DIEA的离子电导率能够保留80%以上,表现出良好的耐碱性;将该膜组装成单电池测试,开路电压为0.983 V,在80℃下电流密度200 mA/cm~2时其功率密度达到89 mW/cm~2.     

含柔性侧链季鏻阳离子结构的聚芳醚腈阴离子交换膜（英文）

为有效改善聚合物阴离子交换膜材料(AEMs)的性能,本研究在综合考虑聚合物结构、离子官能团种类及其链接方式对AEMs影响的基础上,设计制备了一系列含有柔性侧链型季鏻阳离子结构的新型聚芳醚腈(PAEN-TPP-x)阴离子交换膜.分别对所制聚芳醚腈阴离子交换膜的合成方法、结构和离子交换容量、吸水率、溶胀率、氢氧化物电导率及碱稳定性进行了系统研究,并与一些其他已报道的AEMs进行了比较研究,以进一步探索其结构与性能之间的关系.研究发现所制备的含有柔性侧链型季鏻阳离子结构的聚芳醚腈阴离子交换膜具有良好的综合性能.在60℃下,它们的吸水率、溶胀率和离子传导率分别为11.6%–22.7%,4.4%–7.8%和28.6–45.8 mS cm^-1.与此同时,该类AEMs还表现出良好的碱性稳定性,其中代表性样品PAEN-TPP-0.35在2 mol L^-1NaOH溶液中、60和90℃下浸泡480 h后的OH-传导率分别保持在其初始值的82.1%和80.6%.本研究可为高性能聚合物阴离子交换膜材料的设计制备和改性提供新的思路和方法.     

β-C位引入供电子羟基增强季铵化聚砜膜的热碱稳定性

以氯甲基化的聚砜(CMPSf)为基材,与N-甲基二乙醇胺和N,N-二甲基乙醇胺反应,分别制备了β-C具有供电子羟基的N-甲基二乙醇胺季铵化聚砜膜(PSf-MDOH)和N,N-二甲基乙醇胺季铵化聚砜膜(PSf-DMOH)。在60℃、1 mol/L的KOH溶液中浸泡6 h后,β-C具有供电子羟基的PSf-DMOH膜和PSf-MDOH膜的离子传导率略有下降,但仍保持了良好的膜尺寸稳定性,而β-C无羟基的三乙胺季铵化聚砜膜发生破碎,完全丧失膜形态,表明供电子羟基的引入显著提高了膜的热碱稳定性。同时,2种膜的性能比较发现,低离子交换容量(IEC)时,PSf-MDOH膜的离子传导率高于PSfDMOH膜,但随着IEC的升高,PSf-MDOH膜吸水率急剧增加,膜内有效离子浓度下降,离子传导率低于PSf-DMOH膜。     

三聚氰胺协同戊二醛联合交联QCS构筑燃料电池用阴离子交换膜

以三聚氰胺为中间改性物,借助戊二醛作为交联剂改性季铵化壳聚糖制备阴离子交换膜。通过改变三聚氰胺含量,探讨其作为交联中间体对阴离子交换膜力学性能、导电性能以及耐碱稳定性等相关性能的影响,并对其进行扫描电镜观测微观结构。扫描电镜结果表明,三聚氰胺与季铵化壳聚糖交联过程中,膜表面呈现褶皱状,形成致密连续的膜结构。三聚氰胺引入后,膜的力学性能、导电性能及耐碱稳定性均得到改善,当三聚氰胺含量达到4%时,膜样品拉伸强度可达到33.79 MPa,在70℃时其导电率达4.83×10~(-2)S/cm,将膜浸渍于6 mol/L KOH(60℃)中120 h,电导率仅损失2.81%,表现出优异的耐碱稳定性。     

三聚氰胺协同戊二醛联合交联QCS构筑燃料电池用阴离子交换膜EI北大核心CSCD

以三聚氰胺为中间改性物,借助戊二醛作为交联剂改性季铵化壳聚糖制备阴离子交换膜。通过改变三聚氰胺含量,探讨其作为交联中间体对阴离子交换膜力学性能、导电性能以及耐碱稳定性等相关性能的影响,并对其进行扫描电镜观测微观结构。扫描电镜结果表明,三聚氰胺与季铵化壳聚糖交联过程中,膜表面呈现褶皱状,形成致密连续的膜结构。三聚氰胺引入后,膜的力学性能、导电性能及耐碱稳定性均得到改善,当三聚氰胺含量达到4%时,膜样品拉伸强度可达到33.79 MPa,在70℃时其导电率达4.83×10^(-2)S/cm,将膜浸渍于6 mol/L KOH(60℃)中120 h,电导率仅损失2.81%,表现出优异的耐碱稳定性。     

三乙烯二胺交联季铵化聚芳醚砜电解质膜的制备与性能

采用聚芳醚砜为原料,经付克氯甲基化反应,以三乙烯二胺为交联剂,通过非均相和均相2种季铵化方式制备了2类燃料电池用交联型阴离子交换膜CQPAES。所制备CQPAES膜的离子交换容量为1. 15～1. 25 mmol/g。与非交联膜相比,交联膜的耐溶剂性、尺寸稳定性均得到了提高,在高温高压水中的水解稳定性、强碱条件下的化学稳定性显著增强。季铵化方式对交联膜性能影响的研究表明,均相季铵化膜与非均相季铵化膜相比,可更好地控制交联膜的溶胀,相应交联膜的离子电导率更高。交联剂加入量为0. 1～0. 2时,交联膜的综合性能最佳。     

壳聚糖微球的季铵化及其抗菌性能的研究

采用乳化交联法制备了壳聚糖微球,并对其进行季铵化表面改性。实验分别考察了溶剂、反应时间和季铵化试剂C_4H_9Br与壳聚糖微球物质的量之比对季铵化壳聚糖微球的影响。研究结果表明,壳聚糖微球在乙腈溶液中分散较好,反应时间为12h,季铵化试剂与壳聚糖微球的物质的量之比为3∶1时,制备的季铵化壳聚糖微球效果较好。对壳聚糖、壳聚糖微球、季铵化壳聚糖微球进行抗菌性能测试,发现其抗菌性能的强度大小依次为:季铵化壳聚糖>壳聚糖微球>壳聚糖,其中季铵化壳聚糖微球的抑菌率为52.1%。     

咪唑季铵化聚醚砜阴离子交换膜的制备与性能表征

以1-甲基咪唑为季铵化试剂,通过氯甲基化、季铵化、碱化等步骤,成功制备了不同氯甲基化取代度咪唑季铵化聚醚砜(PES-ImOH)阴离子交换膜。并对膜的离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀度和氢氧根传导率等性能进行表征。实验结果表明,当PES-ImOH膜的氯甲基化取代度(DC)为40%~61%,60℃时膜具有适宜的吸水率(24%~80%),较低的溶胀度(15%~44%)。DC为73%时,膜的IEC达到1.85 mmol/g,20℃时的离子传导率达到34 mS/cm,初始分解温度达到190℃。说明PES-ImOH膜在碱性阴离子交换膜燃料电池方面有很好的应用前景。     

新型纳米ZnO抗菌复合材料的制备与应用

以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTAC)为季铵化试剂,与壳聚糖反应制备了壳聚糖季铵盐。以硝酸锌和六亚甲基四胺为原料,采用均匀沉淀法制备纳米ZnO。以羧甲基纤维素钠为纳米ZnO的分散剂,再添加水溶性的壳聚糖季铵盐,用流延的方法制得壳聚糖季铵盐/纳米ZnO复合膜,并对复合膜的力学性能、抗菌性能和膜形貌等进行了研究。     

季铵化条件对季铵化聚醚砜酮纳滤膜性能的研究

以氯甲基化聚醚砜酮(CMPPESK)为膜材料,通过相转换法制备了CMPPESK膜,然后将其浸泡在三甲胺溶液中进行季铵化反应,即可得到荷正电的季铵化聚醚砜酮(QAPPESK)纳滤膜.考察了三甲胺浓度,季铵化时间,季铵化温度等季铵化条件对QAPPESK纳滤膜性能的影响,发现三甲胺浓度为5.0mol/L,季铵的化时间5h左右,季铵化温度为30℃时,得到的荷正电QAPPESK纳滤膜对MgCl2、Vitamin B12(VB12)具有较高的纯水通量和截留率.     

聚醚砜荷正电超滤膜的制备及对染料的分离研究

采用非溶剂相转化法制备了氯甲基聚醚砜/聚醚砜(CMPES/PES)共混膜,并在其表面进行季铵化改性,制得季铵化聚醚砜荷正电超滤膜。经过元素分析,季铵基团成功地接枝在膜的表面。实验对膜的亲水性能、抗污染性能及对染料的分离性能进行了研究。结果表明:季铵化改性膜的亲水性能和水通量显著提高,通量由原来的177L/m2·h增加到233L/m2·h;且改性膜的总污染指数(Rt)和水通量恢复率(FRR)均显著增大,这说明改性后的膜大大降低了不可逆污染。季铵化膜对碱性染料具有较好的分离效果,其中阿利新蓝(AB)的截留率大于90%。     

反相微乳液法制备壳聚糖季铵盐/四氧化三铁复合磁性纳米粒子

以环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)为季铵化试剂,制备了壳聚糖季铵盐(QC)———N-2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖,采用AgNO3电位滴定法测定了季铵化度。以柠檬酸钠为改性剂,一步法制备了水基Fe3O4磁性纳米粒子。基于静电自组装作用,采用反相微乳液法制备了QC/Fe3O4复合磁性纳米粒子。通过多种手段对所制备的复合磁性纳米粒子的结构进行了表征、对其性能进行了研究。红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)及X射线光电子能谱(XPS)的结果表明,QC主要包覆于Fe3O4的表面。透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)结果表明,复合磁性纳米粒子磁核为Fe3O4晶体结构,平均粒径大约为50 nm~60 nm。VSM结果表明,所制备的复合磁性纳米粒子仍具有超顺磁性,比饱和磁化强度为19.4emu/g。     

不同烷基链长度的Gemini表面活性剂分子构筑阴离子导电膜研究

借助引发剂过硫酸钾(KPS)分别将3种Gemini表面活性剂分子(G_(16-2-16)、G_(12-2-12)和G_(8-2-8))聚合成线性高分子聚合物,然后将上述线性聚合物长链"锁定"在交联的季铵化壳聚糖网状结构中,制备3种半互穿网络阴离子交换膜。为了考察疏水长链的长度对阴离子膜电导率和机械性能的影响,对膜的离子交换量、电导率和机械性能等特性进行考察。结果表明:疏水链越长,越有利于膜内部相分离结构的形成,团簇效果越明显,同时增强了膜结构的机械性能。当烷基链长度由8个碳增至16个碳,膜拉伸强度由17.22MPa增加到20.08MPa,70℃下,电导率由(4.11×10~(-2))S/cm增加到(5.00×10~(-2))S/cm。     

季铵化聚醚醚酮阴离子交换膜的制备及性能研究

以四甲基联苯二酚和二氟二苯甲酮为单体通过缩聚反应、溴化、季铵化、碱化制备了不同季铵化的聚醚醚酮阴离子交换膜。利用核磁共振氢谱(1 H-NMR)、红外光谱(FT-IR)对聚醚醚酮的结构进行了表征,并测试了膜的各项性能。结果表明,溴代率为65%的QPAE-b膜性能最好,离子交换容量(IEC)为1.24mmol/g,80℃吸水率(WU)为120%、溶胀率(SR)为34%、电导率为27.9ms/cm,说明QPAE-b膜在碱性阴离子交换膜燃料电池方面有很好的应用前景。     

Guanidine分子在燃料电池用阴离子交换膜中的应用

以壳聚糖(CS)和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)为原料,制备季铵化壳聚糖(QCS),将其与小分子游离胍(Guanidine)共混,借助戊二醛(GA)的化学交联作用,将季铵化壳聚糖中的氨基以及胍中的氨基交联,形成网状结构,由此制得含有不同含量Guanidine分子的交联QCS-G阴离子交换膜。实验过程中,对该膜的含水率、溶胀度、力学强度、电导率及耐碱稳定性等进行了详细的考察。结果表明,游离胍的引入可有效地提高膜的电导率和耐碱稳定性,同时降低了膜的溶胀度及含水率。其中小分子游离胍质量分数为2.5%的膜(QCS-G2.5%)在70℃时的电导率可达到6.58×10~(-2)S/cm;在10 mol/L NaOH溶液中浸渍72 h后该膜70℃测得的电导率损失仅为3.8%,离子交换量损失仅为3.82%,表明该膜的耐碱性能较好。     

季铵化聚芳吲哚阴离子膜的制备

通过吲哚-2,3-二酮和联苯在超强酸催化下反应,合成了不含芳基醚键的聚芳吲哚聚合物,而后通过酰胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应,成功制备了一种新的季铵化聚芳吲哚阴离子交换膜.由于不含芳基醚键,有效减弱了OH~-对膜主链骨架的攻击,提高了膜的耐碱性.膜浸泡在80℃的1 mol/L KOH水溶液中672 h后,其离子电导率和离子交换容量分别达到测试前的84%和89%,证明其具有良好的耐碱性.将该膜制备成膜电极,在80℃下测试单电池性能,开路电压为0.97 V,在电流密度为150 mA/cm~2时最大功率密度达到68 mW/cm~2.     

两亲水溶性阳离子聚电解质研究Ⅱ.聚(苯乙烯-丙烯酰胺)的阳离子季铵化改性

疏水性苯乙烯和亲水性丙烯酰胺共聚,得到两亲聚(苯乙烯-丙烯酰胺)(P(St-Am)).P(St-Am)中-CONH2官能团具有反应性,通过氨交换反应,对P(St-Am)的侧链进行功能化改性,N,N-二甲基丙二胺在乙二醇中和P(St-Am)反应生成聚(苯乙烯-N'-丙烯酰胺基-N,N-二甲基丙二胺).以硫酸二甲酯为季铵化试剂,对上述产物进行季铵化反应,得到硫酸二甲酯季铵化聚(苯乙烯-丙烯酰胺).P(St-Am)及其阳离子季铵化改性产物的结构由IR和1H NMR得到了确证.     

接枝磺酸基质子交换膜的制备及性能研究

以3-巯基-1-丙烷磺酸钠为磺化试剂通过烯巯加成接枝了一系列脂肪侧链含有磺酸基的聚合物,用双氧水氧化把聚合物中的硫醚氧化成稳定的砜,利用核磁、红外光谱、透射电镜对膜的结构、微观结构进行了表征,并考察了膜的各种物理和化学性能。结果表明,IEC值为1.46的膜,其质子传导率在80℃时为5.37×10?2(S/cm),在80℃的Fenton’s试剂(3%的过氧化氢和2mg/L的FeSO4)中进行氧化稳定性测试,膜在98min时才开始碎裂,表现出良好的氧化稳定性。     

基于季铵化壳聚糖-聚乙烯醇互穿网络型复合碱性聚电解质膜

通过对溶胶-凝胶法所制的纳米SiO_2进行季铵化改性得到季铵化SiO_2(QSiO_2),再将其与季铵化壳聚糖(QCS)和聚乙烯醇(PVA)的共混膜基体进行复合,经戊二醛交联制备了一系列不同QSiO_2添加量的互穿网络型QCS-PVA/QSiO_2复合碱性聚电解质膜。采用红外光谱、扫描电镜、热重分析、交流阻抗等考察了膜的结构、热稳定性和OH-离子电导率等。结果表明,无机粒子的加入使得复合膜的热稳定性提高,离子电导率呈现先上升后下降的趋势,在QSiO_2质量分数为5%时,其室温离子电导率达到最高0.0644 S/cm,是未添加QSiO_2的纯膜电导率(0.022 S/cm)近3倍,有望作为碱性聚电解质膜用于燃料电池中。