环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯共聚物及其碱性阴离子交换膜的研究

发布时间：2023-05-09 18:50

　　阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)由于其优越的离子传导率,特别是非贵金属的使用受到越来越多的关注,AEMFCs不仅在碱性条件下有快的反应动力学,而且具有低的甲醇渗透率。阴离子交换膜作为燃料电池的重要组成部分,应该具有优良的热力学性能、机械强度以及出色的电性能。聚降冰片烯具有优良的机械强度、出色的化学稳定性和较低的甲醇渗透率。在聚降冰片烯侧链上接枝咪唑阳离子基团既可以提高膜的离子传导率,又能增强膜的抗碱稳定性。本文针对阴离子交换膜抗碱稳定性、离子传导率以及聚降冰片烯加工性问题,设计并合成侧链带咪唑功能化的降冰片烯单体,并与环氧功能化的降冰片烯单体制备成一系列的无规共聚物,然后以聚合物为基体制备阴离子交换膜,得到的阴离子交换膜具有良好的电化学性能,然后通过改变聚合物主链结构得到嵌段共聚物进一步提高阴离子交换膜的离子传导率。具体如下:(1)使用Grubbs’2nd催化剂催化环氧功能化降冰片烯(NB-MGE)和咪唑功能化降冰片烯([NB-Im][Br])的开环易位聚合,制备了不同咪唑功能化单体的插入率的降冰片烯无规共聚物(rP(NB-MGE-co-[NB-Im][Br])-x x=6.6,1...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 概论
    1.2 阴离子交换膜阳离子功能基团的选择
    1.3 阴离子交换膜
    1.4 咪唑型阴离子交换膜
        1.4.1 聚苯醚类
        1.4.2 聚砜类
        1.4.3 聚酮类
        1.4.4 聚苯并咪唑类
        1.4.5 聚烯烃类
    1.5 聚降冰片烯在阴离子交换膜(AEMS)中的应用
        1.5.1 加成型聚降冰片烯基阴离子交换膜
        1.5.2 开环易位型聚降冰片烯基阴离子交换膜
    1.6 课题的提出、意义及研究思路
第2章 环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯无规共聚物及其碱性阴离子交换膜的制备及性能
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要原料与试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验试剂的预处理
        2.2.4 单体以及聚合物的合成
        2.2.5 无规共聚物阴离子交换膜的制备及碱化处理
    2.3 实验表征
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 单体和无规共聚物的结构
        2.4.2 环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯无规共聚物的热学性能
        2.4.3 环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯无规共聚物的广角X射线衍
        2.4.4 环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯无规共聚物的溶解性与成膜性
        2.4.5 阴离子交换膜表面形貌
        2.4.6 阴离子交换膜内部结构
        2.4.7 阴离子交换膜的机械性能
        2.4.8 阴离子交换膜吸水率
        2.4.9 阴离子交换膜离子交换容量(IEC)和甲醇渗透率
        2.4.10 阴离子交换膜离子传导率和抗碱稳定性
        2.4.11 阴离子交换膜离单电池性能
    2.5 本章小结
第3章 环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯嵌段共聚物及其碱性阴离子交换膜性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要原料与试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验试剂的预处理
        3.2.4 单体以及聚合物的合成
        3.2.5 嵌段共聚物阴离子交换膜的制备及碱化处理
    3.3 实验表征
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯嵌段共聚物的结构
        3.4.2 环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯嵌段共聚物的热学性能
        3.4.3 环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯嵌段共聚物的广角X射线衍射
        3.4.4 环氧功能化与咪唑功能化降冰片烯嵌段共聚物的溶解性与成膜性
        3.4.5 阴离子交换膜表面形貌
        3.4.6 阴离子交换膜内部结构
        3.4.7 阴离子交换膜的机械性能
        3.4.8 阴离子交换膜吸水率
        3.4.9 阴离子交换膜的离子交换容量(IEC)和甲醇渗透率
        3.4.10 阴离子交换膜离子传导率和耐碱稳定性的分析
        3.4.11 阴离子交换膜离单电池性能
    3.5 本章小结
第4章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3812195