层状双金属氢氧化物改性的含芴聚醚砜基阴离子交换膜的制备及性能研究

发布时间：2022-02-08 11:35

　　相比于质子交换膜燃料电池,阴离子交换膜燃料电池在实际应用中可以避免使用贵金属催化剂,并且其具有高电极反应活性,低燃料渗透性的优点,这使得阴离子交换膜（AEMs）在近年来备受科研工作者的青睐。常通过功能化聚合物基质来克服AEMs电导率低这一难题,但这同时也会导致AEMs的离子交换容量（IEC）增大,尺寸稳定性变差,从而使其在实际应用中受到巨大阻碍。所以如何平衡AEMs的电导率和尺寸稳定性是AEMs结构设计中需要重点关注的问题。将无机纳米填料掺入到聚合物基质中,可以显著改善AEMs的碱性稳定性和电化学性能。此外,构筑交联结构是一种有效地平衡AEMs电导率与尺寸膨胀的方法。通过交联使AEMs内部形成网状结构来抑制膜的过渡溶胀,从而提高膜的尺寸稳定性和机械性质。本论文主要在基于层状双金属氢氧化物（LDHs）改性聚合物复合阴离子交换膜方面开展以下两方面的研究工作:一、利用共沉淀法合成MgAl-NO₃-LDH,并在甲酰胺溶液中剥离得到2D片状LDHs,再通过共混法将片状的LDHs引入到所合成的季铵盐化含芴结构聚醚砜基质（QPFSU）中构筑LDH改性的复合AEMs。研究发现,L... 

【文章来源】：东北师范大学吉林省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

带有相应电极反应的PEMFCs的示意图[13]

CAPSF膜和APSF膜的合成[26]

东北师范大学硕士学位论文14作为实验组。研究发现，具有C-18烷基侧基PPO的侧链型、长侧链型和梳型膜表现出优异的氢氧根导电性能，这可能是由于它们的高吸水率和亲水-疏水相分离形态导致的。碱性稳定性测试表明，带有短烷基链的梳状AEMs由于SN2取代而迅速降解，但是具有QA阳离子侧链的C-18烷基侧基的长侧链型和侧链型AEMs的电导率在碱性稳定性测试后仅损失了约10%，并且1HNMR光谱中也没有检测到相应的化学变化。图1-3（a）季铵盐化PPO共聚物的合成，（b）BTMA-30共聚物的化学结构，（c）不同季铵盐化PPO共聚物的示意图[28]。2018年，徐铜文组报道了一种简单的方法来制备高度交联和柔性的AEMs[29]。在室温下，将卤代烷基化的聚合物（溴化的PPO）简单地浸渍在二甲胺水溶液中完成交联反应。在该交联过程中，形成了牢固的自交联网络，凝胶含量达94%。室温下与非交联膜相比，自交联膜在低吸水率（20-42%）和溶胀（9-16%）下，具有良好的氢氧根电导率


本文编号：3614994