SPPO/SiO2/PWA复合质子交换膜的制备及性能

利用溶胶-凝胶法制备出了SPPO/SiO2/PWA复合质子交换膜,对膜的离子交换容量(IEC)、平均当量重量(EW)、磺化度(SD)、吸水性、溶胀率、质子电导率、Tg进行了表征,此外,还对膜的结构进行了FT-IR、SEM表征,结果表明,所制得的掺杂2%～5%SiO2和3%PWA的SPPO复合膜在100℃、100%相对湿度时的质子电导率与Nafion-117?膜相近,有望作为质子交换膜使用。     

氧化石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷星型嵌段共聚物复合质子交换膜的制备与性能

通过共混的方法制备了含笼型聚倍半硅氧烷(POSS)星型拓扑结构嵌段共聚物的氧化石墨烯(GO)/笼型聚倍半硅氧烷-(聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-磺化聚苯乙烯)(POSS-(PMMA₂₆-b-SPS₁₅₆)₈)复合质子交换膜。通过研究复合质子交换膜的离子交换容量(IEC)、质子传导率、吸水率与溶胀率,考察了GO含量对复合质子交换膜性能的影响。研究发现:复合质子交换膜的离子交换容量随GO含量的增加而升高,吸水率和溶胀率随着GO加入而降低,在测定温度范围内复合质子交换膜均表现出较高的尺寸稳定性,GO的添加改善了纯聚合物膜在80℃失水导致传导率下降的问题,提高了质子交换膜的质子传导率,发现在相对湿度为100%、80℃时,GO含量为0.3wt%的复合质子交换膜的质子传导率约为纯聚合物膜的3.2倍。      

PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜的研究

以聚乙烯醇(PVA)、磷钨酸(PWA)和氧化铝(Al2O3)溶胶为原料,制备得到PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜,测定了膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数等性质.测试结果表明,该复合膜具有较高的导电率和较好的阻醇效果,室温下测得电导率最高达到1.162 S/cm,甲醇透过系数在10-7cm2/s左右.复合膜中PWA含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数都有所上升;膜中Al2O3含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度提高,但甲醇渗透系数稍有下降.     

原位合成法二氧化硅/硅钨酸改性聚乙烯醇质子交换膜的研制

以聚乙烯醇(PVA)为基体,利用原位合成法制备了二氧化硅(SiO2)和硅钨酸(SiWA)微粒在PVA基质中均匀分布的二氧化硅/硅钨酸改性聚乙烯醇(SiO2/SiWA-m-PVA)质子交换膜,利用扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TG)分别对膜的形貌及热稳定性进行了表征,四氯化硅与钨酸钠摩尔比对SiO2/SiWA-m-PVA质子交换膜的质子导电性能、阻醇性能的影响.结果表明,四氯化硅与钨酸钠摩尔比为1∶1时,原位合成的二氧化硅和硅钨酸在质子交换膜中分散均匀,在温度低于100℃时SiO2/SiWA-m-PVA膜保水性能好;室温质子电导率为1.48×10-2 S/cm,甲醇渗透率为1.37×10-7 cm2/s,比相同条件下Nafion117膜甲醇渗透率低一个数量级,应用于直接甲醇燃料电池单电池能量密度可达11.82 mW/cm2.     

PAMPS/PVA复合质子交换膜的电导率及阻醇性能

制备了聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(PAM PS)/聚乙烯醇(PVA)复合质子交换膜,并研究了膜的组成、甲醇水溶液浓度等对膜力学强度、电导率和甲醇渗透率的影响。实验发现,当PAM PS含量为50%时,此复合膜拉伸强度可达21.8 M Pa,电导率σ可达1.5×1-0 2S/cm,并且甲醇透过率P仅为9.8×1-0 8cm2/S。     

SPPEK/PWA质子导电复合膜的制备与性能

以磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK)为基体,采用共混法制备了SPPEK/PWA复合质子交换膜。采用红外光谱、热分析与交流阻抗等方法对复合膜的结构和性能进行了研究,并与Nafion117膜进行了比较。结果表明,磷钨酸(PWA)的掺杂使得复合膜的吸水率和溶胀度增大,同时热稳定性能得到提高。复合膜在20℃时的质子电导率为0.67×10-2S/cm,接近Nafion117膜的质子电导率(1.08×10-2S/cm)。且随着温度的升高,电导率逐渐增大,最高可达1.18×10-2S/cm。此外,对复合膜不同方向上的电导率进行了测试,表明膜平面方向上的电导率(8.10×10-2S/cm)高于厚度方向上电导率(7.50×10-3S/cm)约一个数量级。     

含笼型倍半硅氧烷星型嵌段共聚物/聚偏二氟乙烯复合质子交换膜的性能

通过共混的方法制备了含倍半硅氧烷(POSS)星型拓扑结构的嵌段共聚物POSS-(PMMA26-b-SPS156)8/聚偏二氟乙烯(PVDF)复合质子交换膜。通过研究复合膜的离子交换容量(IEC)、质子传导率、吸水率、溶胀率及其在低湿度下的自旋-自旋弛豫时间(T2),考察了PVDF含量对复合膜性能的影响。结果表明,随PVDF添加量的增加,质子交换膜的IEC、吸水率和溶胀率降低,在测定温度下复合膜尺寸稳定性提高;PVDF还可以提高共聚物膜在高温下的电导率,降低膜对湿度的依赖性;在湿度30%,温度80℃时,添加PVDF50%的复合膜比纯共聚物膜的质子传导率高约1个数量级;由复合质子交换膜结合水的状态差异剖析了复合膜在低湿度下质子传导率高的原因。     

磺化聚芳醚酮砜/PVA复合质子交换膜的制备与性能

为了进一步提高质子交换膜在中高温时的质子导电率,文中以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过溶液共混法制备了PVA不同含量的磺化聚芳醚酮砜/PVA复合膜。通过对复合膜的性能测试发现,PVA的引入提高了膜的热稳定性、吸水率和保水能力。而且SPAEKS/PVA复合膜的质子传导率高于SPAEKS膜,在80℃时,复合膜的质子传导率都在0.07 S/cm以上,能够满足中高温质子交换膜燃料电池的使用要求。     

PVA—PWA—Al2O3无机-有机复合质子交换膜的研究

以聚乙烯醇（PVA）、磷钨酸（PWA）和氧化铝（Al2O3）溶胶为原料，制备得到PVA—PWA—Al2O3无机-有机复合质子交换膜，测定了膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数等性质．测试结果表明，该复合膜具有较高的导电率和较好的阻醇效果，室温下测得电导率最高达到1．162S／cm，甲醇透过系数在10^-7cm^2／s左右．复合膜中PWA含量增加，膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数都有所上升；膜中Al2O3含量增加，膜的电导率、含水率、溶胀度提高，但甲醇渗透系数稍有下降．     

磺化聚苯醚-磷酸锆质子交换复合膜的制备与性能研究

开发价格低廉且性能优异的质子交换膜是目前燃料电池研究的热点.采用溶胶-凝胶法将磺化聚苯醚(SPPO)与磷酸锆(ZrP)复合得到质子交换膜,重点考察了ZrP含量对复合膜含水率、溶胀度和质子电导率的影响,采用红外光谱和交流阻抗法表征SPPO-ZrP复合膜的微观结构和质子电导率.结果表明SPPO与ZrP产生相互作用使SPPO结构发生变化.SPPO-ZrP复合膜含水率和溶胀度都随着ZrP质量分数增加而逐渐减小,当ZrP质量分数为20％时,膜的含水率和溶胀度分别达到18％和2.1％.通过交流阻抗法对质子传导性能的表征结果显示,随ZrP质量分数增加复合膜质子电导率逐渐增大,ZrP质量分数20％的SPPO-ZrP复合膜质子电导率在室温下达到1.6×10-2S/cm.     

磺化聚苯醚-磷酸锆质子交换复合膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法将磺化聚苯醚(SPPO)与磷酸锆(ZrP)复合得到质子交换膜,重点考察了ZrP含量对复合膜含水率、溶胀度和质子电导率的影响,采用红外光谱和交流阻抗法表征SPPO-ZrP复合膜的微观结构和质子电导率。结果表明,SPPO-ZrP复合膜含水率和溶胀度都随着ZrP质量分数增加而逐渐减小,当ZrP质量分数为20%时,膜的含水率和溶胀度分别达到18%和2.1%。通过交流阻抗法对质子传导性能的表征结果显示,随ZrP质量分数增加复合膜质子电导率逐渐增大,ZrP质量分数20%的SPPO-ZrP复合膜质子电导率在室温下达到1.6×10-2S/cm。     

有机膦酸掺杂聚乙烯醇电解质膜的制备与性能EI北大核心CSCD

以聚乙烯醇(PVA)为基体,戊二醛(GA)为交联剂,通过溶液浇注法,将3种有机膦酸(OPA)2-羟基膦酸基乙酸(HPAA)、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)掺杂到聚乙烯醇中,制备新型的磷酸化质子交换膜。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、交流阻抗谱等对磷酸化质子交换膜的结构和性能进行了研究。结果表明,OPA的加入使PVA结构由晶态向非晶态转变,且有效地提高了PVA复合膜的质子电导率,并随着OPA含量的增加,其质子电导率也随之增加,当OPA的质量分数为6.7%时,室温下,其电导率最高可达5.79×10-3S/cm,膜的力学性能有一定的下降。     

有机膦酸掺杂聚乙烯醇电解质膜的制备与性能

以聚乙烯醇(PVA)为基体,戊二醛(GA)为交联剂,通过溶液浇注法,将3种有机膦酸(OPA)2-羟基膦酸基乙酸(HPAA)、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)掺杂到聚乙烯醇中,制备新型的磷酸化质子交换膜。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、交流阻抗谱等对磷酸化质子交换膜的结构和性能进行了研究。结果表明,OPA的加入使PVA结构由晶态向非晶态转变,且有效地提高了PVA复合膜的质子电导率,并随着OPA含量的增加,其质子电导率也随之增加,当OPA的质量分数为6.7%时,室温下,其电导率最高可达5.79×10-3S/cm,膜的力学性能有一定的下降。     

磺化酚酞型聚醚砜/改性蒙脱土纳米复合膜的研究

用季胺盐改性蒙脱土和磺化酚酞型聚醚砜首次制得了磺化酚酞型聚醚砜/改性蒙脱土纳米复合质子交换膜,并用1H NMR、SEM、FT-IR等分析手段对其进行了表征,测定了复合膜的质子导电率.研究结果表明:改性蒙脱土以纳米颗粒形式分散于磺化酚酞型聚醚砜聚合物基体中;在相同测试温度下,磺化酚酞型聚醚砜/改性蒙脱土纳米复合质子交换膜的质子电导率随着改性蒙脱土含量增加而增加,添加10%(wt)改性蒙脱土的复合质子交换膜,在80℃下的质子电导率为8.53×10-4S/cm.     

PVA/PVP/Ag+共混膜渗透汽化分离苯/环己烷混合物

PV/PVP/Ag+膜在苯、环己烷混合物中的溶胀实验发现,膜优先吸附苯,且膜中Ag+含量越大,膜在苯中的溶胀率越大,在环己烷中溶胀率越小.渗透汽化测试结果也表明,PVA/PVP/Ag+膜对苯/环己烷的分离性能明显优于PVA/PVP膜.而且,随着膜中Ag+含量的增加,膜的渗透通量J增大;分离因子先增大后减小,当膜中w(聚合物)∶w(AgNO3)＝1∶1时,分离因子α达到最大值,为47.5,通量为7.8 g/(m2*h)(进料的质量分数为10%,20 ℃).而对膜进行交联改性后,分离因子可进一步提高,但通量下降.     

含萘磺化聚芳醚酮(酮)质子交换膜的制备及性能

通过直接缩聚法合成了含萘的磺化聚芳醚酮(sPEK)和磺化聚芳醚酮酮(sPEKK)2种系列的聚合物,并采用红外光谱、凝胶渗透色谱及热重分析分别表征和测试了聚合物的分子结构、相对分子质量及热性能。以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,用溶液浇铸法制备质子交换膜,并对膜的离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀率、质子电导率及耐氧化稳定性分别进行了测试表征。结果表明,2种系列聚合物膜中磺化度较高者性能较好。但IEC相近的sPEK和sPEKK膜相比,前者的综合性能优于后者。如sPEK-50在80℃的吸水率为46.7%,溶胀率为21.3%,质子电导率为0.048S/cm,与Nafion117膜的溶胀率和电导率相近。另外,sPEK-50膜在Fenton’s试剂中浸泡1h后无质量损耗,耐氧化稳定性优于同类型芳香族聚芳醚酮膜,显示出较好的综合性能。     

侧链磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能

为进一步提高磺化聚醚醚酮质子交换膜的尺寸稳定性、耐氧化性和质子电导率,从侧链结构出发设计制备了一种新的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜.以磺化聚醚醚酮为聚合物主链,利用N,N′-羰基二咪唑(CDI)的活化作用将1-乙醇胺(MEA)与磺酸基团反应,从而延长侧链长度,再通过1,3-丙磺酸内酯的开环反应引入磺酸功能基团,最后采用溶胶-凝胶法制备出一系列新的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜.对所制备的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜分别进行了结构和性能表征.结果表明,该类侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜中产生了亲水/疏水相分离结构,并且具有适当的吸水率和较低的溶胀度(9.2%).该类质子交换膜具有更高的质子电导率,其中60℃时支化程度为80%的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜的电导率高达0.096 S/cm.此外,制备的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜也具有良好的机械性能、氧化稳定性和热稳定性.     

含萘磺化聚芳醚酮(酮)质子交换膜的制备及性能EI北大核心CSCD

通过直接缩聚法合成了含萘的磺化聚芳醚酮(sPEK)和磺化聚芳醚酮酮(sPEKK)2种系列的聚合物,并采用红外光谱、凝胶渗透色谱及热重分析分别表征和测试了聚合物的分子结构、相对分子质量及热性能。以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,用溶液浇铸法制备质子交换膜,并对膜的离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀率、质子电导率及耐氧化稳定性分别进行了测试表征。结果表明,2种系列聚合物膜中磺化度较高者性能较好。但IEC相近的sPEK和sPEKK膜相比,前者的综合性能优于后者。如sPEK-50在80℃的吸水率为46.7%,溶胀率为21.3%,质子电导率为0.048S/cm,与Nafion117膜的溶胀率和电导率相近。另外,sPEK-50膜在Fenton’s试剂中浸泡1h后无质量损耗,耐氧化稳定性优于同类型芳香族聚芳醚酮膜,显示出较好的综合性能。     

温敏互穿网络水凝胶/改性膨润土复合吸水保水材料的制备及表征

以改性膨润土、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和新型温敏大分子单体为主要原料,N, N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液互穿网络聚合技术制备了温敏互穿网络水凝胶/改性膨润土复合吸水保水材料。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)对样品进行了表征分析。考察了复合吸水保水材料的溶胀性能、温度敏感性能、去溶胀性能、振荡溶胀-去溶胀性能和拉伸性能。结果表明,20℃时复合吸水保水材料DNB5在蒸馏水和0.9%(质量分数)NaCl溶液中的最大溶胀率分别为20.59 g/g和7.92 g/g;随着改性膨润土或第二网络结构中丙烯酰胺(AM)含量的增加,复合吸水保水材料的低临界溶解温度(LCST)、溶胀率和拉伸强度增加,表现出良好的吸水、保水和温敏性;复合吸水保水材料呈现可逆溶胀-去溶胀行为和较好的机械强度。     

聚乙烯醇/聚丙烯酸/羟基磷灰石复合高吸水性树脂的制备及溶胀行为

以聚乙烯醇(PVA)、部分中和的丙烯酸(AA)和羟基磷灰石(HA)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用水溶液聚合法制备了聚乙烯醇/聚丙烯酸/羟基磷灰石(PVA/PAA/HA)复合高吸水树脂。考察了PVA用量对吸水性能的影响,研究了树脂在不同pH值溶液和不同阳离子盐溶液中的溶胀行为。结果表明,引入适量的PVA有利于树脂吸水性能的改善;树脂在pH=4～11较宽的范围内都能保持较高的吸水倍率,在CaCl2溶液中的溶胀动力学行为表现出明显的"过溶胀平衡现象"。