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离子液体凝胶电解质的制备与电化学性能研究

发布时间:2017-08-21 01:08

  本文关键词:离子液体凝胶电解质的制备与电化学性能研究


  更多相关文章: 离子凝胶 聚离子液体 电解质


【摘要】:离子液体由于其特殊结构,具有几乎不挥发、不可燃、电导率高、电化学窗口宽等优点,在有机合成、材料制备、能源等领域具有巨大的应用前景,是近些年的研究热点。然而其液体属性导致的不易操作、易泄露等缺陷限制了其实际应用。作为离子液体两个重要的分支,离子凝胶以及聚离子液体能够有效地解决这些难题,同时还兼具离子液体的很多优异特性。相比与离子液体,离子凝胶以及聚离子液体拓宽了离子液体的应用领域,具有更大的实际应用价值。本论文以离子液体为研究对象,开展了以下几个方面的工作:通过金属配位作用制备了一类超分子离子凝胶,表征了其电化学性能;制备了一类具有优异机械强度的聚离子液体凝胶,研究了其作为弹性电解质的性能。本论文主要分为以下三部分内容:第一部分:详细介绍了离子液体、离子凝胶和聚离子液体的发展、性质以及应用。第二部分:选用了两种便宜且已商业化的化合物充当凝胶因子:均苯三甲酸(H_3BTC)以及硝酸铁(Fe (N0_3)_3·9H2_O);二者通过金属配位作用可在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑苯磺酸盐(bmimBsa)以及离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯(bmimCl)中形成稳定的超分子离子凝胶。由于凝胶因子与离子液体之间具有很强的π-π堆积相互作用,在离子液体bmimBsa中形成的超分子离子凝胶Fe-H_3BTC-bmimBsa具有超高的热稳定性,在150℃下还能保持凝胶状态。通过红外光谱、扫描电子显微镜等手段详细表征了其微观结构,探究了离子凝胶的形成机理;用差示扫描量热法以及热重分析进一步表征了离子凝胶的热稳定性;采用交流阻抗的方法表征了其电化学性能,表现出很高的离子导电率以及相对较低的活化能。第三部分:首次采用了阴阳离子均可聚合的离子液体,制备了一类新型聚离子液体凝胶电解质。由于阴阳离子都已发生聚合,聚离子液体链内或者链之间就有很强的静电相互作用,因而形成了双网络结构。这种双网络结构使得这类聚离子液体具有良好的机械性能,在拉伸、压缩、弯曲等条件下都能保持稳定,同时还具有良好的自恢复性能。此外,这类新型聚离子液体凝胶电解质表现出优异的电化学性能,具有很高的离子导电率,室温下高达6.61 Sm~(-1)。而且其电化学性能在不同形变下都能保持稳定。通过FT-IR、SEM、DSC、拉伸-压缩试验以及交流阻抗等手段详细表征了其微观结构、形成机理、热稳定性、机械性能以及电化学性能。这类高强度、高性能的弹性聚离子液体电解质可用于柔性电子设备并促进其的发展。
【关键词】:离子凝胶 聚离子液体 电解质
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O646
【目录】:
  • 中文摘要8-10
  • ABSTRACT10-12
  • 第一章 绪论12-40
  • 1.1 离子液体12-13
  • 1.2 离子凝胶13-20
  • 1.2.1 聚合物离子凝胶14-15
  • 1.2.2 无机离子凝胶15-16
  • 1.2.3 超分子离子凝胶16-17
  • 1.2.4 离子凝胶的应用17-20
  • 1.3 聚离子液体20-25
  • 1.3.1 聚离子液体的简介20-21
  • 1.3.2 聚离子液体的应用21-25
  • 1.4 本论文的立题思想、研究内容和意义25-27
  • 参考文献27-40
  • 第二章 超分子离子凝胶的制备与电化学性能研究40-58
  • 2.1 引言40-41
  • 2.2 实验部分41-42
  • 2.2.1 试剂41
  • 2.2.2 样品制备41-42
  • 2.2.3 测试仪器及方法42
  • 2.3 结果与讨论42-50
  • 2.3.1 超分子离子凝胶的制备42-44
  • 2.3.2 超分子离子凝胶的热性能表征44-45
  • 2.3.3 超分子离子凝胶的结构表征45-47
  • 2.3.4 超分子离子凝胶的流变性能表征47-49
  • 2.3.5 超分子离子凝胶的电化学性能表征49-50
  • 2.4 结论50-51
  • 参考文献51-58
  • 第三章 聚离子液体弹性电解质的制备及其电化学性能研究58-76
  • 3.1 引言58-59
  • 3.2 实验部分59-60
  • 3.2.1 试剂59
  • 3.2.2 样品的制备59-60
  • 3.2.3 测试仪器及方法60
  • 3.3 结果与讨论60-69
  • 3.3.1 聚离子液体凝胶的结构表征60-63
  • 3.3.2 聚离子液体凝胶的热性能表征63
  • 3.3.3 聚离子液体凝胶的机械性能表征63-66
  • 3.3.4 聚离子液体凝胶的电化学性能表征66-69
  • 3.4 结论69-70
  • 参考文献70-76
  • 论文的创新点与不足之处76-77
  • 致谢77-79
  • 攻读硕士学位期间发表的论文79-80
  • 学位论文评阅及答辩情况表80

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本文编号:709927

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