有机无机杂化PVA/SiO_2阳离子交换膜的制备及电化学性能表征

在酸性条件下制备了有机-无机杂化PVA/SiO_2阳离子交换膜,在无机链端引入了磺酸基团。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、物理化学(氧化稳定性,IEC和吸水率)和电化学性能测试方法(膜电阻,迁移数和选择透过性)对制备的膜及商品苯乙烯膜进行了广泛表征。结果表明,与苯乙烯膜相比,制备的PVA/SiO_2阳离子交换膜具有良好的选择透过性和低电阻中。6%-PVA/SiO_2的离子交换膜的综合性能最好,可能应用于双膜三室钴回收系统。     

有机无机杂化PVA/SiO_2阳离子交换膜的制备及电化学性能表征

在酸性条件下制备了有机-无机杂化PVA/SiO_2阳离子交换膜,在无机链端引入了磺酸基团。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、物理化学(氧化稳定性,IEC和吸水率)和电化学性能测试方法(膜电阻,迁移数和选择透过性)对制备的膜及商品苯乙烯膜进行了广泛表征。结果表明,与苯乙烯膜相比,制备的PVA/SiO_2阳离子交换膜具有良好的选择透过性和低电阻中。6%-PVA/SiO_2的离子交换膜的综合性能最好,可能应用于"双膜三室"钴回收系统。     

磺化聚苯并咪唑/磺化聚醚砜酸碱复合质子交换膜的制备与表征

为提高膜的尺寸稳定性和阻醇性能,以磺化聚苯并咪唑(S-PBI)与高磺化度聚醚砜(ABPS)两种聚合物为原料,采用溶液共混的方法,制备了系列酸碱复合质子交换膜。研究了复合膜的甲醇溶胀性、吸水率、甲醇渗透系数、质子传导率随S-PBI含量的变化规律。研究表明,随着S-PBI含量的增加,膜的阻醇性能和尺寸稳定性明显提高;同时,复合膜具有较好的质子传导率,有望应用于直接甲醇燃料电池。     

EPDM/PVDF阳离子交换膜的制备

本文采用EPDM、PVDF、苯乙烯和二乙烯基苯为原料,浓硫酸为磺化剂,制备出具有互穿网络结构的阳离子交换膜。通过研究,对比不同品牌不同型号EPDM、共混基材比例、基材与苯乙烯比例、磺化时间和磺化温度对膜性能的影响。优化后的EPDM阳离子交换膜具有良好的综合性能：交换容量1.8～2.0 mol/kg,面电阻为5～6Ω·cm²,溶质扩散系数5～6×10^-3 mmol/(cm²·h·mol·L^-1),其在电渗析过程中展现出的低电阻、低能耗和较高的电流效率,使得EPDM阳离子交换膜具备潜在的竞争优势。     

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。     

纤维素/高岭土/PVA复合树脂凝胶膜的制备与表征

通过化学提取法从蔗渣中提取纤维素物质,利用溶剂蒸发法制备纤维素/高岭土/聚乙烯醇（PVA）复合树脂凝胶膜。采用傅里叶红外分析仪（FTIR）、扫描电镜（SEM）、拉伸测试、溶胀测试考察了单因素树脂溶胀浓度、树脂粒径、交联剂含量、成膜剂含量、增塑剂含量对树脂凝胶膜断裂伸长率、拉伸强度、溶胀度、弹性模量的影响。基于单因素结果进行正交试验。结果表明：当80目≤树脂粒径<100目,戊二醛用量为0.6 mL,丙三醇用量为0.9 mL,PVA溶液用量为6 mL时,复合凝胶膜材料具有优异性能。复合凝胶膜材料吸水倍率在280～300 g/g,常温下100 h后保水率仍可维持10%左右,断裂伸长率高于300%,吸水保水性能、弹性和韧性性能满足后续研发需求。     

磷酸化二氧化硅填充磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及表征

制备了两种磷酸化改性的介孔二氧化硅亚微米球形颗粒,分别为仅外表面接枝磷酸根基团的颗粒(PMPS-Ⅰ)和内外表面均接枝磷酸根基团的颗粒(PMPS-Ⅱ)。颗粒具有均一的尺寸和规则排布的六面体一维贯通孔道。将制备的二氧化硅颗粒与磺化聚醚醚酮(SPEEK)溶液共混制备杂化膜。与填充PMPS-Ⅰ的杂化膜相比,填充PMPS-Ⅱ的杂化膜显示出较好的质子传导性能。当PMPS-Ⅱ的填充量为5%(质量)时,杂化膜在60℃、100%相对湿度下最高质子传导率为0.241 S·cm^-1。研究结果表明,连续贯通的质子传递通道有助于提高杂化膜的质子传导率。     

CS/PVA交联复合膜的制备及其阻醇性和稳定性

制备不同壳聚糖含量的壳聚糖(CS)/聚乙烯醇(PVA)复合膜,然后用戊二醛(GD)进行交联处理,使用FTIR、GC-MS、DSC和TGA等手段研究交联膜结构及壳聚糖含量和戊二醛用量对复合膜的力学性能、耐水性、热稳定性、化学稳定性和甲醇渗透率的影响.经研究发现,随着壳聚糖含量的提高,甲醇渗透率先减小后增大,当壳聚糖含量占膜总质量30%时,甲醇透过率为最低,膜的稳定性和力学性能均得到良好的改善,且当交联剂戊二醛含量占膜总质量2%时甲醇渗透率为最低.     

氧化石墨烯/磺化聚苯并咪唑高温质子交换膜的制备和表征

通过共混法和原位聚合法成功制备氧化石墨烯（GO）/磺化聚苯并咪唑（SPBI）质子交换复合膜。用FTIR及TEM表征了复合膜的结构,并测试了复合膜的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性、含水率、酸掺杂率、氧化稳定性及质子电导率,重点考察不同制备方法、GO的加入对GO/SPBI质子交换复合膜结构和性能的影响。实验结果表明,GO在Y-GO/SPBI-1%复合膜中呈薄片状并良好分散。添加GO后复合膜的力学性能大幅提高,拉伸强度相较于Nafion 117膜（26.65MPa）提高了2.5倍。Y-GO/SPBI-1%复合膜热稳定性稍高于G-GO/SPBI-1%复合膜。Y-GO/SPBI-1%复合膜拥有与SPBI膜相当的含水率,比G-GO/SPBI-1%复合膜的含水率提高了51.36%,表明原位聚合法制备的膜具有良好的保水能力。原位聚合法制备的复合膜具有更高的酸掺杂率和更低的酸溶胀度,提高了膜的尺寸稳定性。Y-GO/SPBI-1%质子交换复合膜在相对湿度40%、160℃下具有最高的质子电导率0.113S/cm。GO上的含氧官能团有助于复合膜中质子的跳跃,原位聚合法使GO更均匀地分散在SPBI基质中,对复合膜质子电导率的提高起到关键作用。     

磺化TA/CS复合纳滤膜的制备及性能研究

利用Fe~(3+)的配位作用使单宁酸(TA)/壳聚糖(CS)胶体粒子在改性聚丙烯腈(PAN)超滤膜的表层快速共沉积,然后在其表面上与均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合,制备了复合纳滤膜。在水相中添加2,4-二氨基苯磺酸(2,4-DABSA),考察引入磺酸基团后复合膜的过滤及抗污染性能。结果表明,磺化TA/CS复合膜对Na_2SO_4和MgSO_4的截留率分别达到96.21%和90.35%,并且在0.1 g/L腐殖酸、牛血清白蛋白环境下过滤24 h后均具有优异的通量恢复率。     

PVA/木醋液/PVA复合膜的制备和表征

制备了5种聚乙烯醇(PVA)/木醋液/PVA复合膜,并分别对其力学性能和透光率进行表征。研究结果表明PVA/贮藏桶上部白桦精制木醋液/PVA复合膜的平均厚度较小(0.67 mm);PVA/贮藏桶上部白桦精制木醋液/PVA复合膜的拉伸强度较大(82.47 Mpa);PVA/贮藏桶上部白桦精制木醋液/PVA复合膜的断裂伸长率较小(17.5%)。PVA/贮藏桶上部白桦精制木醋液/PVA复合膜的透光率较好。PVA/木醋液/PVA复合膜在木醋液抑菌膜领域具有开发价值。     

聚丙烯腈/磺化聚苯醚质子交换膜的制备和性能

采用溶液共混浇铸法制备了一系列的聚丙烯腈/磺化聚苯醚(PAN/SPPO)共混质子交换膜.结果表明,磺酸基团成功引入交换膜,共混膜有较好的相容性,没产生相分离,PAN/SPPO共混膜的吸水率和溶胀率明显降低,其热性能稳定.与纯SPPO膜相比,虽然英质子传导率有所下降,但都在10-2～ 10-3S/cm数量级范围内,究全可...     

SiO_2-PWA/PVA改性阳离子交换膜选择透过性研究

对阳离子选择透过性不高的离子交换膜,采用固定了荷电基团磷钨酸(PWA)的溶胶Si O_2-PWA/聚乙烯醇(PVA)对其进行改性,以电解时膜的Cl~-泄漏率为评价指标,研究改性条件对膜选择透过性的影响,并对膜的表面形貌和官能基团进行表征。结果表明,在原膜预处理时间为2 h,溶胶溶质质量比1:2:10,溶胶的质量浓度0.5 kg/L,热处理温度与时间60℃和2 h的情况下,膜改性效果最佳,相比于原膜,Cl~-泄漏率降低了8.5%,膜电阻降低了3.5Ω·cm~2,亲水角降低了45°。具有应用于需要高选择透过性离子交换膜相关的水处理领域潜力。     

磺化聚苯醚质子交换膜的制备与性能研究

以氯磺酸为磺化剂制备了一系列不同磺化度的磺化聚苯醚(SPPO)膜,通过热重-红外联用分析、差示扫描量热分析、含水率测试、力学性能和电导率测试,探讨了SPPO膜作为质子交换膜用于燃料电池的可能性。结果表明,SPPO存在3个阶段的失重,分别归属于吸收的水分、磺酸基团及主链的降解,磺化之后热稳定性虽有所下降,但主链的降解温度基本保持不变,玻璃化转变温度明显升高;SPPO的含水率随着磺化度和温度的增加而增加;膜的拉伸强度则随着磺化度的增加而降低,且膜在湿态时的强度较干态时的要低,但与商业化的Nafion 112膜相比仍具有较高的强度;磺化度为40.1%的SPPO膜在室温下的电导率为1.16×10-2S/cm,与Nafion 112膜为同一数量级。     

热交联型磺化聚砜离子交换膜的制备

商业化的高磺化度磺化聚砜膜由于吸水率和溶胀度相对较高,而导致在实际离子交换应用中无法保证良好的机械性能。采用具有良好机械性能的聚乙烯醇(PVA)作为交联剂,与商业化的高磺化度的磺化聚砜(SPSU)在高温下进行热交联反应,控制不同的SPSU/PVA质量比,均得到了吸水率与溶胀度大大减小的明显结果。并且经高温热交联后,明显提高了膜的机械性能和热稳定性能,显示交联膜具有良好的工业化应用前景。     

交联壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的制备及表征

用乙酸和水为溶剂,通过相转化法制备了三种不同比例混合的壳聚糖(CS)和聚乙烯醇(PVA)共混膜,然后在碱性条件下用环氧氯丙烷对共混膜进行了交联。采用FTIR、DMA、TG、XRD和SEM对所制备的膜进行了表征,测试了交联前后膜的溶胀性能和机械性能。测试结果表明:壳聚糖与聚乙烯醇两组分相容性良好,共混膜的机械性能、热稳定性和结晶度均介于两种纯组分之间;聚乙烯醇的加入提高了壳聚糖膜的机械性能;环氧氯丙烷的交联使共混膜的溶胀性能得到明显改善,而热稳定性和机械性能略有下降。     

PVA/SiO_2复合纤维膜的制备和表征

采用静电纺丝法制备不同浓度PVA/SiO_2混合溶液的纤维,通过改变加入二氧化硅溶液质量得到不同比例混合溶液,找到最佳的比例得到最优质的纤维达到改善PVA性能的目的。本实验中共配四组混合溶液进行静电纺丝,结果表明加入二氧化硅溶液质量对PVA/SiO_2混合溶液粘度存在影响。反应过程中黏度变化规律也相似:随着加入二氧化硅质量减少,混合溶液粘度增加,混合溶液纺丝性能得到改善;FT-IR表明:杂化纤维中PVA与SiO_2之间形成化学键结合有游离的基团;XRD分析表明:二氧化硅为非定型;接触角测量表明:复合纤维亲水能力降低;TEM结果表明:随着加入二氧化硅质量增加,纤维表面粒子数也增加,但呈不均匀变化。     

一种新型磺化聚酰亚胺质子交换膜的合成与表征

质子交换膜是质子交换膜燃料电池膜电极的核心部件之一,它的性能好坏对整个系统的运行起着至关重要的作用．目前在质子交换膜燃料电池中普遍采用的质子交换膜材料是全氟磺酸系列薄膜,这类材料具有较高的质子传导率、化学及机械稳定性,但用于直接甲醇燃料电池（DMFC）时则存在甲醇渗透、导致燃料电池输出性能大大降低的问题     

PA/PVA/PA多层交替复合分离膜的制备与表征

以工业应用的反渗透(RO)聚酰胺(PA)复合膜为支撑膜,通过组合浸涂法和界面缩聚(IP)法的两步成膜工艺,制备了分离层为交替复合的聚酰胺/聚乙烯醇/聚酰胺(PA/PVA/PA)多层复合膜(MLCM).用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了PA/PVA/PA MLCM的结构特征.结果表明,浸涂和IP的工艺条件是影响MLCM的分离性能以及微结构的主要因素.优化工艺制成的PA/PVA/PA MLCM,在实验温度20℃和下游真空度小于1000 Pa时,渗透汽化(PV)分离异丙醇(IPA)浓度为87.8%的水混合物,渗透通量(J)为60～80 g·m~(-2)·h~(-1),渗透物中水含量(CC_(p-H_2O))达99%以上.不同材料制成的多层交替复合的分离层具有显著的微结构形态和独特的双重选择性分离功能,其纳米-亚微米级厚度的多层结构强化了复合膜的水渗透性.     

磺化聚砜/黑磷复合质子交换膜制备及性能研究

以聚醚砜(PES)为原料,采用氯磺酸(CSA)为磺化剂,通过控制反应温度和时间制备系列磺化聚砜(SPES),并以SPES为基质,二维黑磷(BP)为功能填料,采用溶液铸膜法制备了复合质子交换膜。采用红外光谱分析仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料结构进行表征,研究了复合膜的吸水率、质子交换性、阻醇性等。结果表明,SPES的磺化度随反应温度、时间、磺化剂浓度的升高而增大。BP的添加增强了复合膜的热稳定性、氧化稳定性、质子交换性、阻醇性等综合性能。在相同测试条件下SPES基膜的甲醇渗透率为1.185×10^-6 cm²/s,而5%(质量分数,下同)SPES/BP复合膜的甲醇渗透率仅为2.88×10^-7 cm²/s。