含氧膦基团的磺化聚芳醚质子交换膜的合成与表征

发布时间：2022-10-19 15:45

　　质子交换膜是质子交换膜燃料电池的重要组件之一。现今商业化的主要是全氟磺酸膜。但是这类膜存在限制其发展的诸多缺点。由此,磺化芳香类聚合物质子交换膜作为替代应运而生。磺化聚芳醚氧膦是一类性能优良的芳香聚合物膜。本论文以直接缩聚法合成了含氧膦的多个系列的磺化聚芳醚质子交换膜。首先,将二羟基二苯醚单体引入聚合物中,合成一系列不同磺化度的含二苯醚的单磺化聚芳醚氧膦（msPEPO-x）,并得到透明有韧性的膜。结果表明,磺化度适当的msPEPO-x膜具有较高的质子传导性和氧化稳定性。如,msPEPO-80的电导率在80℃下为 0.092 S cm-1,高于Nafion 117的 0.088 S cm-1。在Fenton’s试剂中（25℃,30%H2O2含30 ppmFeSO4）60 h才溶解完全。但磺化度较高时,在较高温度下膜的溶胀过大,失去使用价值。为了降低上述膜的溶胀,上述聚合物中的单磺化氧膦单体由三磺化氧膦单体代替,通过改变磺化单体来调节磺酸基团的分布,制备一系列三磺化聚芳醚氧膦（tsPEPO-x）,从而改善膜的溶胀。结果表明,磺化度相同的三磺化膜尺寸稳定性有了显著提高,且在保持尺寸稳定性的前... 

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 燃料电池简介
    1.2 质子交换膜燃料电池
    1.3 质子交换膜
        1.3.1 全氟质子交换膜
        1.3.2 部分含氟质子交换膜
        1.3.3 非氟质子交换膜
    1.4 芳香聚合物膜存在的问题及改善方法
        1.4.1 引入氢键
        1.4.2 调整膜的微观结构
        1.4.3 引入强极性基团
        1.4.4 制备交联膜
        1.4.5 增加非磺化单元的疏水性
    1.5 本论文的研究思路与主要内容
第2章 含联苯醚的单磺化聚芳醚氧膦质子交换膜的合成与表征..
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 表征和性能测试
        2.2.3 单体的合成
        2.2.4 聚合物的合成
        2.2.5 聚合物膜的制备
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 聚合物的合成
        2.3.2 核磁共振图谱分析
        2.3.3 傅立叶变换红外光谱分析
        2.3.4 聚合物的热性能分析
        2.3.5 聚合物膜的IEC,吸水率与溶胀率
        2.3.6 聚合物膜的质子电导率
        2.3.7 聚合物膜的耐氧化稳定性
        2.3.8 微观结构分析
    2.4 小结
第3章 含联苯醚的三磺化聚芳醚氧膦质子交换膜的合成与表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 表征和性能测试
        3.2.3 单体的合成
        3.2.4 聚合物的合成
        3.2.5 聚合物膜的制备
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 聚合物的合成
        3.3.2 傅立叶变换红外光谱分析
        3.3.3 热性能分析
        3.3.4 IEC,吸水率和溶胀率
        3.3.5 质子电导率
        3.3.6 耐氧化稳定性
        3.3.7 微观结构
    3.4 本章小结
第4章 含氮杂环的三磺化聚芳醚氧膦质子交换膜的合成与表征..
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 表征和性能测试
        4.2.3 单体的合成
        4.2.4 聚合物的合成
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 聚合物的合成
        4.3.2 傅立叶变换红外光谱分析
        4.3.3 热性能分析
        4.3.4 IEC,吸水率和溶胀率
        4.3.5 质子电导率
        4.3.6 耐氧化稳定性
        4.3.7 氢键的表征
        4.3.8 微观结构
    4.4 本章小结
第5章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文



本文编号：3693648