磺化聚醚醚酮/二氧化硅/磷钨酸复合膜的质子传导率与阻醇性--《合成化学》2007年S1期
磺化聚醚醚酮/二氧化硅/磷钨酸复合膜的质子传导率与阻醇性
【摘要】：正1引言由于磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜特有的微观结构使其阻醇性能要优于Nafion膜,使其在直接甲醇燃料电池(DMFC)中的应用方面具有良好的应用前景。但随着该材料磺化度的增加,SPEEK膜的抗溶胀性能和机械性能显著下降,而低磺化度的SPEEK的质子传导能力较弱,不能满足DMFC的
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TM911.4【正文快照】：
1引言由于磺化聚醚醚酮(sPEEK)膜特有的微观结构使其阻醇性能[l]要优于Naf主on膜，使其在直接甲醇燃料电池(DMFc)中的应用方面具有良好的应用前景。但随着该材料磺化度的增加，5 PEEK膜的抗溶胀性能[2]和机械性能显著卞降，而低磺化度的5 PEEK的质子传导能力较弱，不能满足DMF
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同方知网数字出版技术股份有限公司磺化聚醚醚酮复合质子交换膜材料的制备与研究--《吉林大学》2010年博士论文
磺化聚醚醚酮复合质子交换膜材料的制备与研究
【摘要】：
利用亲核取代法制备了高磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK),通过三种途径对其进行改性制备SPEEK复合质子交换膜材料。首先,采用溶胶-凝胶法将含长侧链磺酸基的磺化二氧化硅与SPEEK进行复合,制备了SPEEK-S-Si复合膜。测试表明复合膜传导性能和尺寸稳定性明显提升。随后,以磺化二胺为交联剂,将Nafion与SPEEK进行交联,制备SPEEK-Nafion交联复合膜,解决了复合膜相容性差的问题,材料的阻醇性能和尺寸稳定性也有所升高。最后,采用表面修饰的办法,制备了具有“三明治”结构的磺化聚醚醚酮-磷钨酸-聚吡咯(SPEEK/HPW/Ppy)多层复合膜,对膜性能进行了详细表征和研究,尤其是磷钨酸在膜中的稳定性。
【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2010【分类号】：TM911.4【目录】：
内容提要4-9
第一章 绪论9-51
1.1 燃料电池（Fuel cell）10-14
1.1.1 燃料电池的概念10-11
1.1.3 燃料电池的结构与工作原理11-12
1.1.4 燃料电池的优点12
1.1.5 燃料电池的分类12-14
1.2 直接甲醇燃料电池（DMFC）14-16
1.2.1 DMFC 的优点14-15
1.2.2 DMFC 的组装技术15-16
1.3 质子交换膜 PEM16-18
1.4 全氟磺酸膜18-19
1.5 部分氟化膜材料19-20
1.6 非氟膜材料20-30
1.6.1 磺化聚苯乙烯类20-21
1.6.2 磺化聚芳醚砜21
1.6.3 磺化聚醚醚酮21-23
1.6.4 磺化聚酰亚胺23-25
1.6.5 聚苯并咪唑25-27
1.6.6 磺化苯并噻唑、磺化苯并噁唑27
1.6.7 聚膦腈27-28
1.6.8 磺化聚苯醚28-29
1.6.9 其它天然高分子29-30
1.7 膜材料的改性30-37
1.7.1 有机-无机改性31-34
1.7.2 有机-有机改性34-37
1.8 设计思想37-39
参考文献39-51
第二章 实验试剂与测试仪器51-57
2.1 实验试剂51-52
2.2 测试方法52-57
第三章 磺化聚醚醚酮/磺化二氧化硅（SPEEK-S-Si）复合膜材料57-77
3.1 引言57-58
3.2 磺化二氧化硅（S-SiO_2）的复合方法58
3.3 高磺化度磺化聚醚醚酮（SPEEK）的合成及表征58-61
3.4 SPEEK-S-Si 复合膜的制备过程61-62
3.4.1 磺化二氧化硅前躯体溶液（S-KH550）的制备与表征61-62
3.4.2 SPEEK-S-Si 复合膜的制备62
3.5 SPEEK-S-Si 复合膜的结构分析和性能研究62-73
3.5.1 SPEEK-S-Si 复合膜的红外光谱62-63
3.5.2 SPEEK-S-Si 复合膜的形貌63-64
3.5.3 SPEEK-S-Si 复合膜的离子交换容量、吸水率和溶胀率64-68
3.5.4 SPEEK-S-Si 复合膜的质子传导率68-70
3.5.5 SPEEK-S-Si 复合膜的甲醇渗透率70-71
3.5.6 SPEEK-S-Si 复合膜的选择性71-72
3.5.7 SPEEK-S-Si 复合膜的热性能72-73
3.5.8 SPEEK-S-Si 复合膜的机械性能73
3.6 本章小结73-74
参考文献74-77
第四章 磺化聚醚醚酮/Nafion（SPEEK-Nafion）交联复合质子交换膜77-93
4.1 引言77-78
4.2 磺化聚醚醚酮/Nafion（SPEEK-Nafion）复合膜的制备过程78-81
4.2.1 磺化二胺制备78-79
4.2.2 SPEEK-Nafion 复合膜的制备79-81
4.3 SPEEK-Nafion 复合膜的结构分析与性能研究81-90
4.3.1 SPEEK-Nafion 复合膜的红外光谱81
4.3.2 SPEEK-Nafion 复合膜的形貌81-82
4.3.3 SPEEK-Nafion 复合膜的离子交换容量，吸水率及溶胀率82-84
4.3.4 SPEEK-Nafion 复合膜的质子传导率84-86
4.3.5 SPEEK-Nafion 复合膜的传导机理86-87
4.3.6 SPEEK-Nafion 复合膜的甲醇渗透率87-88
4.3.7 SPEEK-Nafion 复合膜的选择性88-89
4.3.8 SPEEK-Nafion 复合膜的热性能89-90
4.3.9 SPEEK-Nafion 复合膜的机械性能90
4.4 本章小结90-91
参考文献91-93
第五章 磺化聚醚醚酮/磷钨酸/聚吡咯（SPEEK/HPW/Ppy）复合质子交换膜93-111
5.1 引言93-94
5.2 杂多酸94-95
5.2.1 杂多酸的结构94
5.2.2 杂多酸的固定94-95
5.3 聚吡咯（Ppy）95-96
5.3.1 聚吡咯的结构与性质95
5.3.2 聚吡咯的合成95-96
5.4 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的制备过程96-97
5.4.1 SPEEK/HPW 基膜的制备96
5.4.2 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的制备96-97
5.5 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的结构分析和性能研究97-109
5.5.1 SPEKK/HPW/Ppy 复合膜的紫外光谱97-98
5.5.2 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的形貌98-99
5.5.3 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的离子交换容量、吸水率、溶胀率99-102
5.5.4 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的质子传导率102-104
5.5.5 HPW 在SPEEK/HPW/Ppy 复合膜中的稳定性104-106
5.5.6 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的甲醇渗透率106-107
5.5.7 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的选择性研究107
5.5.8 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的热性能107-108
5.5.9 SPEEK/HPW/Ppy 复合膜的机械性能108-109
5.6 本章小结109-110
参考文献110-111
第六章 结论111-113
致谢113-115
作者简历115-117
攻读学位期间发表的论文117-118
中文摘要118-121
Abstract121-124
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