基于新型杂化材料的碱性阴离子交换膜的合成及性能研究

发布时间：2022-12-03 22:43

　　随着环境污染,资源短缺等问题的出现,研究者们已经把目光转移到了新型清洁能源的开发和利用方面。燃料电池是一种经济,高效的能源转换设备,较高的能量转化率,低的环境污染以及运行的安全性为它的应用奠定了基础。其中,碱性燃料电池是最有发展前景的一类。作为碱性燃料电池的核心部件,阴离子交换膜在传导离子,分隔阴阳极等方面发挥着重要的作用。目前,为了进一步改善聚合物阴离子交换膜的性能,这一领域研究者们重点关注的主要方法包括:有机-无机杂化法,交联法,直接聚合法等,其中有机-无机杂化法是一种简单,有效的改进方法,用此方法制备的阴离子交换膜结合了有机相和无机相的优点。本论文主要研究了有机-无机杂化阴离子交换膜的制备方法及其性能探究,论文将从两个部分展开介绍:在第一部分的工作中,我们利用环氧开环反应合成了一种新型的纳米材料-高度季铵盐化的笼型聚倍半硅氧烷,并将它以不同的含量掺杂到季铵盐化的聚醚砜基质中制备了一系列有机-无机杂化阴离子交换膜。研究结果发现:随着掺杂含量的增加,复合膜的氢氧根电导率也有了很大程度的改善,尤其是QPSU-3%-QPOSS复合膜,与纯膜相比,它的电导率提高了将近60%。与此同时,复合... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 燃料电池
        1.1.1 燃料电池的概念及其特点
        1.1.2 燃料电池的分类
    1.2 阴离子交换膜燃料电池
        1.2.1 阴离子交换膜燃料电池的工作原理和组成
        1.2.2 阴离子交换膜的种类
        1.2.3 阴离子交换膜的制备方法
    1.3 有机-无机杂化阴离子交换膜
        1.3.1 有机-无机杂化法的发展历程
        1.3.2 常用的无机杂化材料
    1.4 聚倍半硅氧烷
        1.4.1 聚倍半硅氧烷的结构及分类
        1.4.2 笼型聚倍半硅氧烷(POSS)的制备方法和应用
    1.5 石墨烯及其衍生物
        1.5.1 石墨烯简介
        1.5.2 石墨烯及其衍生物的制备方法
        1.5.3 氧化石墨烯在碱性阴离子交换膜领域的应用
    1.6 本论文设计思路
第二章 季铵盐化笼型聚倍半硅氧烷改性的聚醚砜基复合阴离子交换膜的合成及性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 PSU的氯甲基化
        2.2.3 QPSU的合成
        2.2.4 QPOSS的制备
        2.2.5 QPOSS/QPSU复合膜的合成
        2.2.6 表征方法
    2.3 结果和讨论
        2.3.1 PSU,CMPSU和QPSU的表征
        2.3.2 QPOSS的表征
        2.3.3 复合膜的表征
    2.4 本章小结
第三章 基于贻贝灵感化学策略构筑功能化还原氧化石墨烯交联的聚醚砜基复合阴离子交换膜及其性质研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 聚合物的合成
        3.2.3 多巴胺功能化氧化石墨烯(PDArGO)的制备
        3.2.4 聚醚砜基复合阴离子交联膜的合成
        3.2.5 表征方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PSU,CMPSU和QPSU的核磁表征
        3.3.2 GO及PDArGO的表征
        3.3.3 交联膜的表征
    3.4 本章小结
参考文献
致谢
在学期间公开发表论文及著作情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]笼型倍半硅氧烷（POSS）合成的研究进展[J]. 张增平,梁国正.  高分子材料科学与工程. 2011(09)



本文编号：3707124