硅烷偶联剂改性钛酸钡对SPEEK质子交换膜性能的影响

发布时间：2021-04-16 11:47

　　为提高无机填料在聚合物中的分散性,利用硅烷偶联剂KH570对钛酸钡（BT）表面改性.采用溶液浇铸法制备磺化聚醚醚酮（SPEEK）/改性BT（KH570-BT）复合质子交换膜.利用透射电镜观察了改性前后BT在SPEEK基体中的分散情况并系统研究了KH570-BT掺杂量对复合质子交换膜性能的影响.结果显示,与BT相比,KH570-BT的分散性得到明显改善.将KH570-BT掺杂进SPEEK后,复合膜的质子电导率、甲醇渗透率、热稳定性及选择性均出现明显提升.室温下,SPEEK/KH570-BT-1.0复合膜的质子电导率达到63.7 mS/cm,高于同配比的SPEEK/BT-1.0（σ=57.7 mS/cm）和SPEEK（σ=58.6 mS/cm）;SPEEK/KH570-BT-1.0的选择性达到20.9×10⁴ S·s/cm³,与SPEEK/BT-1.0（17.2×10⁴ S·s/cm³）和SPEEK（17.7×10⁴ S·s/cm³）相比,分别提升了21.5%... 

【文章来源】：膜科学与技术. 2020,40(04)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

KH570 - BT的合成过程

图2(a)为KH570改性前后BT的FTIR谱图.在BT谱图上,1 439和556 cm-1为BT的特征吸收峰,3 400 cm-1处为BT表面吸附水的-OH伸缩振动峰.改性后,KH570 - BT出现了3个新的特征峰.其中,在1 720 cm-1对应CO的对称伸缩振动峰,2 923和2 848 cm-1对应-CH3的不对称伸缩振动峰[8].3 400 cm-1的-OH特征峰减弱,说明KH570与BT表面的-OH发生反应.同时,1 189 cm-1附近没有出现硅烷偶联剂-OCH3的特征吸收峰,说明KH570在反应过程中已完全水解.图2(b)为BT和KH570 - BT的XRD谱图,标注了所有衍射峰对应的晶面.由结果可知,BT的衍射峰与立方相BT(JCPDS NO.31 - 0174)相匹配.改性后KH570 - BT的晶型没有发生改变,说明无机粒子的纯度较高且改性过程没有破坏BT原有的晶体结构.2.2 SEM表征

高分辨模式下能看到衬度较深的位置显现出多晶颗粒的晶格条纹,证明此处为BT或KH570 - BT.从图4(a)中可以看出,未改性的BT在SPEEK/BT - 1.0复合膜中分布不均,团聚的无机颗粒破坏了复合膜的均一性,这将会阻塞质子传输通道,抑制质子的快速传导.在SPEEK/KH570 - BT - 1.0复合膜中[图4(b)],改性后KH570 - BT的分散情况明显改善,无机颗粒间的边界清晰且未出现堆叠.这证明KH570表面改性能显著提高BT在基体中的分散性.图4 (a)SPEEK/BT - 1.0和(b)SPEEK/KH570 - BT - 1.0的TEM图

【参考文献】：
期刊论文
[1]KH570原位改性纳米SiO2球状颗粒的制备及疏水效果评价[J]. 王维,张可,房冉冉,刘玉硕,谭向君.  中国粉体技术. 2019(03)



本文编号：3141368