磺化TiO 2 /PVDF-g-PSSA复合质子膜的制备及性能研究
发布时间：2021-01-27 14:26
微生物燃料电池（MFC）是一种新兴的生物处理技术,引起了广大研究人员的强烈兴趣。质子交换膜作为MFC的重要组成成分,俨然成为各专业人士关注的焦点。本研究将无机物二氧化钛（TiO2）与聚合物（PVDF-g-PSSS）进行物理共混,利用溶剂挥发法并酸化得到了TiO2/PVDF-g-PSSA复合膜,对TiO2/PVDF-g-PSSA复合膜的结构和性能进行表征。FT-IR测试,TiO2/PVDF-g-PSSA复合膜相比于PVDF-g-PSSS（PS）膜在614cm-1处存在Ti-O-Ti键的振动峰,说明TiO2/PVDF-g-PSSA复合膜成功制备。XRD表示,添加TiO2对PVDF晶型影响不大,但非晶态区域比例增大,结晶度降低。随着TiO2添加量的增加,膜的亲水性能和机械性能得到改善,而离子交换容量和质子传导率略微下降,但是质子导电率高于0.04S/cm的TiO2/PVDF-g-PSSA复合膜具有良好的质子导电性,所以1%TiO2/PVDF-g-PSSA复合膜的性能较好。为更加有效的提高复合膜的质子传导性能,对TiO2进行磺化,制得磺化TiO2（TiO2-SO3H）。然后将TiO2-SO3H...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
离子交换膜法电解图
4.4 PS 膜(a)、1%TiO2/PVDF-g -PSSA 复合膜（b)和 TiO2-SO3H/PVDF-g -PSSA 复合膜(c)表面形貌 SEM 照片.4 XRD 分析PVDF是一种多晶型（α，β，γ，δ，ε）聚合物，其中最常见的是α、β、γ三种型。α晶型是PVDF最普遍的结晶形式，纯PVDF的α晶的（110）、（200）和（131）面衍射分别在2θ为20.3°、36.04°和39.04°左右有显著的衍射峰。XRD 表征了 TiO2-SO3H/PVDF-g-PSSA 复合膜、PS 膜和 1%TiO2/PVDF-g-PSSA 合 膜 的 晶 态 结 构 。 图 中 TiO-SOH/PVDF-g-PSSA 复 合 膜 、 PS 膜 和
3H/PVDF-g-PSSA复合膜、PS膜和Nafion117膜分别应用在微生物燃料电池中，实验过程中采用如图5.1的MFC装置。图 5.1 自制微生物燃料电池（简称 MFC）系统MFC 的双极室主体材料选用有机玻璃，分为阳极室和阴极室，阳极电解质和阴极电解质体积均为 150mL；制备的 5%TiO2-SO3H/PVDF-g-PSSA 复合膜、PS 膜和 Nafion 117 质子交换膜分别用于三个相同构型的系统中，分隔阳极室和阴极室[92-93]；MFC 中的电极选用导电性能好[94]，孔隙率高的碳毡材料，碳毡在阳极室、阴极室中的有效面积分别为 9cm2和 12cm2，碳毡电极使用前需进行预处理（首先在 1mol/LHCl 和 1 mol/L NaOH 溶液中将碳毡浸润 48h，后用去离子水反复冲洗干净，去除其中的有机及无机污染物[95]）；整个实验阶段在密闭环境下进行，接种污泥前阳极室内通入足够 N2以去除 O2提供厌氧反应条件
【参考文献】：
期刊论文
[1]臭氧预处理制备PVDF接枝SSS离子交换膜[J]. 颜明姣,王磊,李陈,王旭东,唐卫婷,山斓. 环境工程学报. 2016(11)
[2]生物质能开发利用的概况及展望[J]. 魏伟,张绪坤,祝树森,马怡光. 农机化研究. 2013(03)
[3]交流阻抗法测试质子交换膜电导率的影响因素[J]. 马宁,蔡芳昌,殷浩,张红星,蒋涛. 高分子材料科学与工程. 2012(11)
[4]膜在微生物燃料电池分隔材料中应用的研究进展[J]. 谢珊,欧阳科,黎丽华. 水处理技术. 2011(08)
[5]阳极材料对微生物燃料电池性能影响的研究[J]. 孔晓英,孙永明,李连华,李颖,袁振宏. 太阳能学报. 2011(05)
[6]磺化聚醚醚酮与壳聚糖共混制备直接甲醇燃料电池用质子交换膜[J]. 薛艳红,傅荣强,徐铜文. 高分子学报. 2010(03)
[7]微生物燃料电池中生物阴极的研究与应用现状[J]. 王刚,黄丽萍,张翼峰. 环境科学与技术. 2008(12)
[8]离子交换膜的重大国家需求和创新研究[J]. 徐铜文. 膜科学与技术. 2008(05)
[9]微生物发酵生物制氢研究进展[J]. 刘雪梅,任南琪,宋福南. 太阳能学报. 2008(05)
[10]微生物燃料电池构造研究进展[J]. 李登兰,洪义国,许玫英,罗慧东,孙国萍. 应用与环境生物学报. 2008(01)
博士论文
[1]三种不同阴极类型微生物燃料电池产电性能研究[D]. 张金娜.哈尔滨工业大学 2009
[2]吡啶及其衍生物制备阴离子交换膜以及传质特性的研究[D]. 李远.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]臭氧处理改性制备亲水性PVDF离子交换膜的研究[D]. 颜明姣.西安建筑科技大学 2016
[2]聚偏氟乙烯/聚苯乙烯阳离子交换合金膜的制备及性能表征[D]. 孙晓成.浙江大学 2013
[3]基于工作流的软件测试管理系统设计与实现[D]. 张孟颖.南京理工大学 2013
[4]微生物燃料电池应用于废水处理关键技术研究[D]. 曹晓燕.合肥工业大学 2012
[5]嵌入式软件测试自动化技术研究[D]. 卫征.北京工业大学 2009
[6]人工湿地中含碳有机物的去除及影响因素研究[D]. 王化杰.西南大学 2008
[7]厌氧发酵生物制氢技术的研究[D]. 李晨林.郑州大学 2002
本文编号：3003208
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
离子交换膜法电解图
4.4 PS 膜(a)、1%TiO2/PVDF-g -PSSA 复合膜（b)和 TiO2-SO3H/PVDF-g -PSSA 复合膜(c)表面形貌 SEM 照片.4 XRD 分析PVDF是一种多晶型（α，β，γ，δ，ε）聚合物，其中最常见的是α、β、γ三种型。α晶型是PVDF最普遍的结晶形式，纯PVDF的α晶的（110）、（200）和（131）面衍射分别在2θ为20.3°、36.04°和39.04°左右有显著的衍射峰。XRD 表征了 TiO2-SO3H/PVDF-g-PSSA 复合膜、PS 膜和 1%TiO2/PVDF-g-PSSA 合 膜 的 晶 态 结 构 。 图 中 TiO-SOH/PVDF-g-PSSA 复 合 膜 、 PS 膜 和
3H/PVDF-g-PSSA复合膜、PS膜和Nafion117膜分别应用在微生物燃料电池中，实验过程中采用如图5.1的MFC装置。图 5.1 自制微生物燃料电池（简称 MFC）系统MFC 的双极室主体材料选用有机玻璃，分为阳极室和阴极室，阳极电解质和阴极电解质体积均为 150mL；制备的 5%TiO2-SO3H/PVDF-g-PSSA 复合膜、PS 膜和 Nafion 117 质子交换膜分别用于三个相同构型的系统中，分隔阳极室和阴极室[92-93]；MFC 中的电极选用导电性能好[94]，孔隙率高的碳毡材料，碳毡在阳极室、阴极室中的有效面积分别为 9cm2和 12cm2，碳毡电极使用前需进行预处理（首先在 1mol/LHCl 和 1 mol/L NaOH 溶液中将碳毡浸润 48h，后用去离子水反复冲洗干净，去除其中的有机及无机污染物[95]）；整个实验阶段在密闭环境下进行，接种污泥前阳极室内通入足够 N2以去除 O2提供厌氧反应条件
【参考文献】：
期刊论文
[1]臭氧预处理制备PVDF接枝SSS离子交换膜[J]. 颜明姣,王磊,李陈,王旭东,唐卫婷,山斓. 环境工程学报. 2016(11)
[2]生物质能开发利用的概况及展望[J]. 魏伟,张绪坤,祝树森,马怡光. 农机化研究. 2013(03)
[3]交流阻抗法测试质子交换膜电导率的影响因素[J]. 马宁,蔡芳昌,殷浩,张红星,蒋涛. 高分子材料科学与工程. 2012(11)
[4]膜在微生物燃料电池分隔材料中应用的研究进展[J]. 谢珊,欧阳科,黎丽华. 水处理技术. 2011(08)
[5]阳极材料对微生物燃料电池性能影响的研究[J]. 孔晓英,孙永明,李连华,李颖,袁振宏. 太阳能学报. 2011(05)
[6]磺化聚醚醚酮与壳聚糖共混制备直接甲醇燃料电池用质子交换膜[J]. 薛艳红,傅荣强,徐铜文. 高分子学报. 2010(03)
[7]微生物燃料电池中生物阴极的研究与应用现状[J]. 王刚,黄丽萍,张翼峰. 环境科学与技术. 2008(12)
[8]离子交换膜的重大国家需求和创新研究[J]. 徐铜文. 膜科学与技术. 2008(05)
[9]微生物发酵生物制氢研究进展[J]. 刘雪梅,任南琪,宋福南. 太阳能学报. 2008(05)
[10]微生物燃料电池构造研究进展[J]. 李登兰,洪义国,许玫英,罗慧东,孙国萍. 应用与环境生物学报. 2008(01)
博士论文
[1]三种不同阴极类型微生物燃料电池产电性能研究[D]. 张金娜.哈尔滨工业大学 2009
[2]吡啶及其衍生物制备阴离子交换膜以及传质特性的研究[D]. 李远.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]臭氧处理改性制备亲水性PVDF离子交换膜的研究[D]. 颜明姣.西安建筑科技大学 2016
[2]聚偏氟乙烯/聚苯乙烯阳离子交换合金膜的制备及性能表征[D]. 孙晓成.浙江大学 2013
[3]基于工作流的软件测试管理系统设计与实现[D]. 张孟颖.南京理工大学 2013
[4]微生物燃料电池应用于废水处理关键技术研究[D]. 曹晓燕.合肥工业大学 2012
[5]嵌入式软件测试自动化技术研究[D]. 卫征.北京工业大学 2009
[6]人工湿地中含碳有机物的去除及影响因素研究[D]. 王化杰.西南大学 2008
[7]厌氧发酵生物制氢技术的研究[D]. 李晨林.郑州大学 2002
本文编号：3003208
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3003208.html
