静电纺PPEK/SiO2锂离子电池隔膜的制备及性能

为制备吸液率高、热尺寸稳定性良好的隔膜,以聚芳醚酮(PPEK)和SiO_2为原料,采用静电纺丝技术制备了PPEK/SiO_2复合纤维膜。通过SEM、电化学工作站、蓝电电池测试系统等对电纺纤维膜及组装的电池进行了结构表征和性能测试,讨论了SiO_2质量分数对电纺纤维膜结构和性能的变化规律,并考察了其作为锂离子电池隔膜用时的电化学和电池性能。结果表明:随着SiO_2质量分数的增加,电纺纤维膜的孔隙率、吸液率和离子电导率逐渐增加。电纺纤维膜在200℃下热处理1 h的热收缩率为0,具有良好的热尺寸稳定性。当SiO_2质量分数为6%(以PPEK质量为基准)时,孔隙率和吸液率分别达到179%、1031%,离子电导率为2.63×10~(–3) S/cm;将该电纺纤维膜组装成石墨/Li电池,1 C下放电比容量为332～350 mA·h/g,具有良好的循环和倍率性能。     

聚吲哚/聚丙烯腈聚合物基电解质膜的制备及性能

为代替纤维素纸(C-P)基电解质膜用于铝空气电池,利用静电纺丝技术制备了聚吲哚/聚丙烯腈(PIN/PAN)聚合物基电解质膜。采用SEM和FTIR对PIN/PAN纤维表面形貌及化学组成进行了分析。通过电化学工作站和电池测试系统分析了PIN含量对PIN/PAN聚合物基电解质膜离子电导率、离子扩散系数及固态铝空气电池放电性能的影响。结果表明,PIN/PAN纤维的孔隙率、吸液率、断裂伸长率与加入的PIN含量有关,同时对碱性溶液具有良好的吸附能力及机械性能,其中,PIN含量(以PAN溶液的质量为基准,其中,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,下同)为4%的PIN/PAN纤维(记为4%PIN/PAN纤维)的吸液率达496%、孔隙率为87.1%、断裂伸长率为8.7%,分别是C-P的3.2、1.1、3.8倍。基于PIN/PAN纤维制备的PIN/PAN聚合物基电解质膜可有效提升固态铝空气电池性能。其中,4%PIN/PAN聚合物基电解质膜在3、5、7 m A/cm²电流密度下,放电时长比C-P铝空气电池分别提升约18%、32%、38%,离子电导率为6.7×10^–4 S/...     

Mn_3CoO_8复合纳米线改性PEO基全固态聚合物电解质

采用水热法和溶液浇铸法制备了复合纳米线-聚氧化乙(PEO)聚合物电解质。研究了不同纳米线的添加量对PEO基复合电解质表面形貌、离子电导率、电压窗口及循环稳定性的影响。研究表明,纳米线添加量在3%时性能最优,此复合固态电解质在60℃的离子电导率为9.1*10~(-5)S/cm,电压窗口达到4.7V,0.5C电流下循环100圈容量为143.7mAh/g,容量保持率达到96%。     

Janus型PS/PVP/TiO_2光催化剂的制备及其催化性能研究

通过将聚苯乙烯(PS)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合,并加入二氧化钛(TiO_2)光催化剂,制备Janus型光催化薄膜,并对薄膜的润湿性能、光催化性能、耐久性能以及催化机理进行研究。结果表明:PS/PVP/TiO_2表面具有亲/疏水相间的结构,并且在光照下表现较好的催化效果,60 min内对甲基橙和刚果红的催化率达到94.2%和86.6%。此外,在不同环境中仍能表现较好的催化性能,并且具有一定的循环稳定性。     

PET/PEGDMA改性PAN电池隔膜

本文通过在聚丙烯腈隔膜中植入PET无纺布提高了隔膜的热稳定性和力学性能,通过添加PEGDMA进行热交联提高了PAN的耐化学腐蚀性和降低PAN的结晶度,PEGDMA同时有利于提高PAN多孔膜的孔隙率,PAN通过倒相法成孔,制备出了孔隙率高达43.38%、离子电导率高达1.56m S cm-1的锂电池隔膜,经150℃高温测试隔膜的热收缩率均低于5%,经过2h以及12h离子电导率对比发现经过热交联的锂电池隔膜的耐腐蚀性增强。     

碳量子点/聚环氧乙烷固态电解质的制备

针对聚氧化乙烷(PEO)基固态电解质室温电导率较低的问题，通过在PEO中掺杂碳量子点(CQDs)作为填料，制备出不同CQDs含量的PEO基固态电解质，通过差示扫描量热分析技术、X射线衍射技术、扫描电子显微镜(SEM)技术等对其进行表征。结果表明：与PEO基固态电解质相比，掺杂CQDs的PEO基固态电解质的结晶度有明显的下降趋势；通过电化学阻抗测试(EIS)得出，PEO-LITFSI-5%CQDs固态电解质在室温下的离子电导率为2.01×10^-5 S/cm,与PEO-LiTFSI-0%CQDs室温下的离子电导率相比，有明显的提升。     

浸没沉淀法制备多孔聚合物电解质膜及其性能

先以偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物(PVDF–HFP)作为成膜物质、丙酮作为溶剂,采用浸没沉淀法制得多孔聚合物膜,再将多孔膜浸入含有1 mol/L LiPF₆的碳酸乙烯酯(EC)-碳酸二甲酯(DMC)-碳酸甲乙酯(EMC)的离子液体电解液中获得多孔聚合物电解质膜(PPEM)。研究了PVDF–HFP质量分数和凝固浴温度对PPEM吸液率、离子电导率和电化学稳定窗口的影响。结果表明,当聚合物溶液的PVDF–HFP质量分数为20%、凝固浴温度为25℃时,所得的PPEM电化学稳定窗口为5V,吸液率达到40.2%,但离子电导率为1.52×10^-4 S/cm,有待进一步提高。     

PIN/PAN聚合物基电解质膜的制备及性能

利用静电纺丝技术制备了聚吲哚/聚丙烯腈(PIN/PAN)聚合物基电解质膜,代替纸基铝空气电池中的纤维素纸(C-P),并应用于固态铝空气电池。探究了PIN含量对电解质膜离子电导率及吸液率的影响。采用SEM和FTIR对PIN/PAN聚合物基电解质膜表面形貌及化学组成进行分析。借助电化学工作站和电池测试系统,分析了电解质膜离子电导率及固态铝空气电池放电特性。结果表明,采用PIN/PAN聚合物基电解质膜可有效提升固态铝空气电池性能,在3 mA.cm_^-2、5 mA.cm_^-2、7 mA.cm_^-2电流密度下,放电时长比纸基铝空气电池分别提升了21%、27%、34%,且放电时长与电解质膜的吸液率及离子电导率相关。其中4%PIN/PAN聚合物基电解质膜离子电导率可达6.7×10_^-4 S.cm_^-1,同时对碱性溶液具有良好的吸附能力,吸液率最高可达496%,为纤维素纸的3.2倍。     

PS/PA6/CB共混体系导电性能研究

在哈克流变仪中将炭黑(CB)与聚苯乙烯(PS)、尼龙6(PA6)共混,研究了CB在PS/PA6/CB共混体系中的分散情况及CB含量和PS与PA6的质量比对PS/PA6/CB共混体系导电性能、微观形态的影响。结果表明,CB在PS/PA6/CB共混体系中只分散在PA6中;PS/PA6/CB共混体系的导电性能随着CB含量的增加而增强,CB的体积分数在20%~40%时,PS/PA6/CB共混体系的电导率增幅明显;PS、PA6两相的微观尺寸随CB含量增加而变小;PS/PA6/CB共混体系中PS与PA6质量比约为80/20时,PS/PA6/CB共混体系的导电性能最好。     

SiO_2掺杂（PEO）_8-LiClO_4固体电解质的性能研究

通过正硅酸乙酯水解得到的SiO2溶胶,掺杂于（PEO）8-LiClO4固体电解质体系中。得到厚度约为130μm性能良好的聚合物电解质薄膜,利用交流阻抗法测定聚合物电解质的电导率,通过红外光谱对聚合物电解质薄膜的基团状态进行分析研究。结果表明掺杂SiO2后（PEO）8-LiClO4固体电解质的室温电导率有很大提高,在SiO2质量分数为10%时最高,达到2.522×10-6S/cm;温度的升高有利于电导率的提升,电导率与温度关系遵循Arrhenius方程,在lgσ-1000/T曲线上以为PEO的熔点为转折点,体现为两条斜率不同的直线,在80℃时体系的离子电导率为6.852×10-6 S/cm。红外光谱、XRD分析表明,加入SiO2后PEO的结晶度降低,体系不定形相增加,有利于离子电导率的提高。对该电解质薄膜进行了透光率测定,表明各组分下该薄膜透光率基本保持在96%以上,确定了将其应用于电致变色器件的可能性。     

均聚物调控的PS-b-P4VP薄膜的微相分离形貌

分别以聚丙烯酸(PAA)和聚氧化乙烯(PEO)与苯乙烯与4-乙烯基吡啶二嵌段共聚物(PS-b-P4VP)进行溶液共混并且旋涂成膜,采用原子力显微镜(AFM)研究了这两种均聚物对PS-b-P4VP薄膜微相分离形貌的调控作用。结果表明,PAA与P4VP链段之间强烈的氢键作用使得P4VP链段对PS链段的热力学排斥作用增强,当PAA质量分数为10%时,PS分散相区以规则的柱体垂直分布于由P4VP/PAA链段相互溶解所形成的连续相基体中。对于PS-b-P4VP/PEO共混体系,共混薄膜形成了PEO/P4VP分散相以柱状形态垂直分布在以PS链段聚集区为薄膜连续相基体中的微相分离形貌,由于PS链段无法在PEO/P4VP柱状微区上方形成覆盖,导致共混薄膜表面出现许多孔洞,孔洞底部伴有PEO链段部分结晶形成的锥状突起。随PEO含量增加,孔洞直径增大,孔洞底部的锥状突起也增大。     

PS-b-PEO为分散剂的苯乙烯悬浮聚合

采用活性负离子聚合技术设计并合成了聚苯乙烯(PS)-聚环氧乙烷(PEO)嵌段共聚物(PS-bPEO),并以此为分散剂进行苯乙烯悬浮聚合。分析了PS-b-PEO中PS嵌段的相对分子质量及PEO嵌段的质量分数,并考察了PS-b-PEO中PEO嵌段的质量分数、用量(PS-b-PEO中PEO嵌段占苯乙烯单体的质量分数)和搅拌速率对苯乙烯悬浮聚合颗粒特征的影响。结果表明:成功合成了PS嵌段相对分子质量为5 000,PEO嵌段质量分数为3.5%~27.3%的PS-b-PEO;PEO嵌段用量相同时,随着PEO嵌段质量分数的增加,苯乙烯悬浮聚合得到的PS颗粒粒径逐渐增大且分布变宽;以PEO嵌段质量分数为5.0%的PS-b-PEO为分散剂时,PEO嵌段用量由0.05%增加到1.20%,PS颗粒粒径逐渐减小且分布变窄;搅拌速率由220 r/min增加到570 r/min,悬浮聚合仍能稳定进行且PS颗粒粒径减小。     

镁铝羟基磷灰石/磷酸酯/聚苯乙烯复合材料的阻燃及力学性能研究

利用混合酚制备了一种新型阻燃磷酸酯(P),同时采用共沉淀法合成了镁铝羟基磷灰石(LDHs),将LDHS、P和聚苯乙烯(PS)通过熔融共混制备了LDHs/P/PS阻燃复合材料。利用氧指数法(OI)对其燃烧性能进行了表征,探讨了LDHs和磷酸酯两种阻燃剂对聚苯乙烯阻燃及力学性能的影响。结果表明:LDHs和磷酸酯两种阻燃剂对PS的阻燃具有协同增效作用,当固定磷酸酯的份数为10份时,复合材料的氧指数随着LDHs的含量增大而逐渐升高;当LDHs的含量为15份时,氧指数达到23.1%;当固定LDHs的含量为15份时,复合材料的氧指数也随着磷酸酯的加入量增大逐渐升高;当磷酸酯的份数为15份时,氧指数达到23.9%。由于LDHs和磷酸酯的加入,复合材料的力学性能与PS的力学性能相比有所下降。综合考虑阻燃性和力学性能,LDHs含量为10%、磷酸酯含量为10%时复合材料的阻燃以及力学性能较佳。     

PS/HDPE无卤阻燃复合材料的增韧研究

以弹性体为增韧剂,聚苯乙烯接枝马来酸酐(PS-g-MAH)为增容剂,聚磷酸铵、季戊四醇膨胀阻燃体系复配微胶囊化红磷为阻燃剂,制备了聚苯乙烯/高密度聚乙烯(PS/HDPE)无卤阻燃复合材料,考察了PS与HDPE配比、弹性体种类及用量、PS-g-MAH接枝率及用量对复合材料力学性能及微观结构的影响。结果表明:当PS:HDPE=75:25时,复合材料的冲击强度提高至1.41kJ/m2;SEBS与SBS配比为1:1.7时,可使PS/HDPE无卤阻燃复合材料的拉伸强度增至21.3MPa,冲击强度达到2.81kJ/m2;添加12份接枝率为3.7%的PS-g-MAH后,PS/HDPE/SEBS/SBS无卤阻燃复合材料的冲击强度达到了4.89kJ/m2。     

聚苯乙烯/铁掺杂氧化锌纳米复合膜的制备及其光催化降解性能研究

以聚苯乙烯(PS)为基体,采用溶胶-凝胶法制备了具有高效光催化性能的PS/Fe-ZnO复合薄膜,并以甲基橙和罗丹明B作为模型污染物,研究了其在可见光下的光催化活性。微观结构显示,合成的Fe-ZnO颗粒为规则的六角棱柱,并且在PS膜上分散良好。由于PS和Fe的引入,PS/Fe-ZnO复合薄膜表现出较高的可见光吸收性能。光催化性能实验表明:PS/Fe-ZnO复合薄膜具有较高的催化效果并且能够用于多种污染物的去除,70 min后对甲基橙和罗丹明B的降解率分别达到99.3%和80.2%。由于PS膜的束缚作用使得粉体流失较少,经过多次循环实验,其光催化甲基橙的效率仍保持在95%以上,具有较好的可持续性与环境友好性。机理研究证明,Fe-ZnO的催化增强是由于材料中产生的光生载流子分离效率提高导致的。     

聚苯乙烯/次磷酸铝复合材料的制备及阻燃性能

采用熔融共混的方法制备了聚苯乙烯/次磷酸铝(PS/AHP)复合材料。采用热重分析测试研究了复合材料的热稳定性,通过极限氧指数、垂直燃烧和微型量热测试研究了复合材料的阻燃性能。研究表明:次磷酸铝(AHP)有效提高了PS/AHP复合材料的阻燃性能,当次磷酸铝添加量为20%时,复合材料可以达到UL-94 V-0级别,极限氧指数为24.0%;热重分析研究表明次磷酸铝的加入可以延缓聚苯乙烯分子链的降解,提高复合材料高温成炭率;微型量热(MCC)测试表明PS/AHP30与纯PS相比,其热释放速率峰值和总热释放分别下降40.5%和18.9%。     

增塑剂PC掺杂（PEO）_8-LiClO_4-SiO_2电解质体系的性能研究

以增塑剂碳酸丙烯酯（PC）作为掺杂物,混于（PEO）8-LiClO4-SiO2固体电解质体系中。得到厚度约为350μm性能良好的聚合物电解质薄膜,利用交流阻抗法测定聚合物电解质的电导率,通过XRD对聚合物电解质薄膜的物相结构进行分析研究。结果表明掺杂后（PEO）8-LiClO4-SiO2-PC固体电解质的室温电导率较（PEO）8-LiClO4-SiO2体系有了进一步提高,在PC质量分数为40%时最高,达到3.083×10-6 S.cm-1;电导率与温度关系遵循Arrhenius方程。温度的升高有利于电导率的提升,在80℃时体系的离子电导率为1.180×10-5 S.cm-1。XRD分析表明,加入PC后PEO的结晶度进一步减小,体系不定形相增加,有利于离子电导率的提高。     

用于高效水体净化的新型聚苯乙烯复合光催化膜的制备与表征

采用聚苯乙烯(PS)塑料废弃物与二氧化钛(TiO_2)相复合,制备了具有优异光催化性能的PS/TiO_2复合薄膜。随着TiO_2含量的增加,复合薄膜的热稳定性也随之增加。PS/TiO2-30由于TiO_2较好的分散性,表现出较好的光吸收率,并且其对甲基橙、环丙沙星以及重铬酸钾的光催化效率分别为90.2%、81.5%和71.6%,均高于其他组分的PS/TiO2薄膜。相比于粉体催化剂,PS/TiO_2-30具有较好的循环性能,6次循环后,对甲基橙的光催化效率仍保持在87.6%,可作为有效的污水处理方式。     

蚕丝/聚氧化乙烯复合固态聚合物电解质

以天然蚕丝为骨架支撑材料,将聚氧化乙烯(PEO)和锂盐溶液浇铸在蚕丝上干燥成膜,制备得到蚕丝/PEO复合固态聚合物电解质(Silk-PEO-SPE)。通过FTIR、电子拉力机、同步热分析仪、电化学窗口测试、电导率测试对固态聚合物电解质进行了结构和性能表征,并以磷酸铁锂为正极,金属锂为负极组装全固态电池,测试了电池的充放电性能。结果表明,与传统PEO固态聚合物电解质相比,复合固态聚合物具有较好的机械强度(达到10 MPa)和优异的电化学窗口(达到4.6 V),以该电解质组装的全固态锂电池在60℃、1 C电流密度下放电比容量达到113 mA·h/g,循环100次容量保持率达到97%,显示出较优异的循环稳定性。     

PVDF/类石墨相氮化碳电纺锂电池隔膜制备及性能

设计机械强度高、电化学性能好和绝缘性优良的锂电池隔膜具有重要意义。采用热缩聚法将类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与聚偏氟乙烯(PVDF)混纺制备了PVDF/g-C_3N_4复合纤维隔膜,通过扫描电子显微镜、万能拉伸试验仪、热重分析仪、电化学工作站、电池测试系统对PVDF/g-C_3N_4复合纤维隔膜的微观形貌和性能进行测试与表征。考察了g-C_3N_4纳米片添加量对复合纤维隔膜的形貌、热稳定性、力学性能以及电化学性能等的影响。研究表明,当g-C_3N_4纳米片添加量为PVDF质量的5%时,纤维直径最小,力学性能最好且孔隙率最大为74.08%;提高其含量至15%时,吸液率达到最大为443.48%;当g-C_3N_4纳米片添加量为PVDF质量的10%时,复合纤维隔膜的离子电导率及电化学稳定窗口分别达到了1.15×10~(–3) S/cm和5.1 V。与商用隔膜相比,PVDF/g-C_3N_4复合纤维隔膜表现出良好的电化学性能。