碱稳定性良好的N-杂环季铵盐聚合物的制备及其共混改性
发布时间：2022-07-20 18:40
阴离子交换膜（AEMs）的性能是影响阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）性能的主要因素,AEMs在工况条件下的耐久性已成为人们目前研究的主题之一。如何获得耐久性能优异的聚合物结构,克服AEMs的电导率和吸水率或机械性能之间的“trade-off”效应并满足其应用要求,仍是目前研究中面临的巨大挑战。高电子云密度的聚苯乙烯类AEMs和N-杂环季铵（QA）盐具有优异的碱稳定性,然而如何将功能阳离子有效地引入聚合物主链中一直是个难点。本论文分别制备了侧链型和主链型N-杂环QA聚合物,并对其共混膜的各项性能进行了研究,主要内容和结论如下:（1）首先制备了炔基化哌啶及螺环季铵盐,通过温和,高效的“点击化学”反应制备了侧链型哌啶及螺环季铵盐聚苯乙烯（PS-DMP-X和PS-ASU-X）。~1H-NMR研究表明PS-ASU-30在80℃1M NaOH CD3OD/D2O溶液中浸泡3000 h后无明显新峰出现（除H-D交换外）,耐碱稳定性优异。将PS-DMP-X和PS-ASU-X分别与10 wt%的聚苯乙烯-b-聚（乙烯-co-异丁烯）-聚苯乙烯（SEBS）共混...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 文献综述及选题背景
1.1 阴离子交换膜的研究背景
1.1.1 绿色能源与燃料电池
1.1.2 碱性阴离子交换膜燃料电池
1.1.3 阴离子交换膜的应用要求
1.2 阴离子交换膜碱稳定性的研究进展
1.2.1 主链结构的碱稳定性
1.2.2 阳离子功能基团的碱稳定性
1.3 N-杂环功能基团阴离子交换膜的研究进展
1.3.1 侧链型N-杂环功能基团阴离子交换膜
1.3.2 主链型N-杂环功能基团阴离子交换膜
1.4 阴离子交换膜的分类及制备方法
1.4.1 均相阴离子交换膜
1.4.2 非均相阴离子交换膜
1.5 本课题的研究思路及研究内容
第二章 侧链型N-杂环功能基团聚苯乙烯的制备及其共混改性
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验主要原料及实验仪器
2.2.2 炔基化哌啶及螺环季铵盐的制备及表征
2.2.3 侧链型哌啶及螺环季铵盐聚苯乙烯的制备及表征
2.2.4 共混阴离子交换膜的制备及预处理
2.2.5 共混阴离子交换膜基本性能的表征方法
2.2.6 PS-DMP-30和PS-ASU-30 用于H_2/O_2 燃料电池的性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 炔基化合物及侧链型哌啶及螺环季铵盐聚苯乙烯的结构表征
2.3.2 侧链型聚合物PS-DMP-30和PS-ASU-30 的碱稳定性及热稳定性测试
2.3.3 共混型AEMs的基本性能测试
2.3.4 碱稳定性
2.3.5 共混膜机械性能表征
2.3.6 聚合物PS-DMP-30和PS-ASU-30 用于H_2/O_2 燃料电池
2.4 本章小结
第三章 主链型N-杂环功能基团聚合物的制备及其共混改性
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验主要原料
3.2.2 N-螺环小分子季铵盐的制备表征及碱稳定性的测试
3.2.3 N-螺环功能基团聚合物的制备及表征
3.2.4 共混阴离子交换膜的制备及预处理
3.2.5 共混阴离子交换膜的性能及燃料电池性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 N-螺环小分子季铵盐结构表征和碱稳定性测试
3.3.2 聚合物的结构表征
3.3.3 共混膜的基本性能测试
3.3.4 热稳定性和机械性能表征
3.3.5 碱稳定性
3.3.6 H_2/O_2 燃料电池性能及电池寿命测试
3.4 本章小结
第四章 结论与展望
4.1 结论
4.2 创新点
4.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池概述[J]. 刘建国,孙公权. 物理. 2004(02)
博士论文
[1]质子交换膜传递通道理性构筑及其微环境调控研究[D]. 何光伟.天津大学 2016
硕士论文
[1]可溶性聚苯乙烯系阴离子交换聚合物的制备及其均相成膜性能研究[D]. 朱传涛.浙江大学 2011
本文编号：3664544
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 文献综述及选题背景
1.1 阴离子交换膜的研究背景
1.1.1 绿色能源与燃料电池
1.1.2 碱性阴离子交换膜燃料电池
1.1.3 阴离子交换膜的应用要求
1.2 阴离子交换膜碱稳定性的研究进展
1.2.1 主链结构的碱稳定性
1.2.2 阳离子功能基团的碱稳定性
1.3 N-杂环功能基团阴离子交换膜的研究进展
1.3.1 侧链型N-杂环功能基团阴离子交换膜
1.3.2 主链型N-杂环功能基团阴离子交换膜
1.4 阴离子交换膜的分类及制备方法
1.4.1 均相阴离子交换膜
1.4.2 非均相阴离子交换膜
1.5 本课题的研究思路及研究内容
第二章 侧链型N-杂环功能基团聚苯乙烯的制备及其共混改性
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验主要原料及实验仪器
2.2.2 炔基化哌啶及螺环季铵盐的制备及表征
2.2.3 侧链型哌啶及螺环季铵盐聚苯乙烯的制备及表征
2.2.4 共混阴离子交换膜的制备及预处理
2.2.5 共混阴离子交换膜基本性能的表征方法
2.2.6 PS-DMP-30和PS-ASU-30 用于H_2/O_2 燃料电池的性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 炔基化合物及侧链型哌啶及螺环季铵盐聚苯乙烯的结构表征
2.3.2 侧链型聚合物PS-DMP-30和PS-ASU-30 的碱稳定性及热稳定性测试
2.3.3 共混型AEMs的基本性能测试
2.3.4 碱稳定性
2.3.5 共混膜机械性能表征
2.3.6 聚合物PS-DMP-30和PS-ASU-30 用于H_2/O_2 燃料电池
2.4 本章小结
第三章 主链型N-杂环功能基团聚合物的制备及其共混改性
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验主要原料
3.2.2 N-螺环小分子季铵盐的制备表征及碱稳定性的测试
3.2.3 N-螺环功能基团聚合物的制备及表征
3.2.4 共混阴离子交换膜的制备及预处理
3.2.5 共混阴离子交换膜的性能及燃料电池性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 N-螺环小分子季铵盐结构表征和碱稳定性测试
3.3.2 聚合物的结构表征
3.3.3 共混膜的基本性能测试
3.3.4 热稳定性和机械性能表征
3.3.5 碱稳定性
3.3.6 H_2/O_2 燃料电池性能及电池寿命测试
3.4 本章小结
第四章 结论与展望
4.1 结论
4.2 创新点
4.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池概述[J]. 刘建国,孙公权. 物理. 2004(02)
博士论文
[1]质子交换膜传递通道理性构筑及其微环境调控研究[D]. 何光伟.天津大学 2016
硕士论文
[1]可溶性聚苯乙烯系阴离子交换聚合物的制备及其均相成膜性能研究[D]. 朱传涛.浙江大学 2011
本文编号：3664544
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3664544.html
教材专著
