咪唑类新型碱性阴离子交换膜的制备与表征
咪唑类阴离子交换膜作为碱性燃料电池的重要部件受到广泛的关注。这种研究主要分为两类:一类是通过缩聚反应直接将咪唑聚合在主链上，其中最具代表性的就是聚苯并咪唑类的阴离子交换膜;另一类是通过其他化学键将咪唑基团负载到聚合物主链上，该类别的主要研究方向是合成结构更复杂的咪唑类衍生物。 对于上述的第一类阴离子交换膜，主要问题是离子传导率不高，加工性能不好。第二类阴离子交换膜的问题是咪唑的耐碱性差，在碱性条件下容易受氢氧根进攻而分解。针对以上的问题合成了两种新型的聚苯并咪唑类阴离子交换膜材料，八种结构稳定的咪唑衍生物阴离子交换膜材料，所得主要结论如下: (1)含哌嗪单元的聚苯并咪唑共聚物及其膜性能研究。设计合成了4，4'-（1，4-哌嗪基）二苯甲酸二甲酯(PZDT)单体，与间苯二甲酸，联苯四胺通过嵌段共聚的方法合成了一系列的聚苯并咪唑类阴离子交换膜。并对这些膜进行了离子传导率和耐碱性测试，由测试结果可知，随着PZDT含量的增加，膜的离子传导率也增加，其在80℃时可以达到44.6mS/cm。60℃条件下，在1M KOH溶液中浸泡120天后，离子传导率剩余为67.87％。 (2)含高哌嗪结构单元的聚苯并咪唑类共聚物及其膜性能研究。设计合成了4，4'-（1，4-二氮杂环庚烷-1，4-二基）二苯甲酸二甲酯(DMDB)单体，通过与间苯二甲酸，联苯四胺嵌段共聚合成了一系列含高哌嗪的阴离子交换膜。并对这些膜进行了结构表征和性能测试。随着DMDB含量的增加，系列聚合物的溶解性有所提高，与此同时离子传导率也随之提高，在80℃时最高可达45.5mS/cm。在60℃的条件下，将膜浸泡在1M KOH溶液中，120天后，离子传导率剩余为50.12％。 (3)含咪唑衍生物类聚磷腈膜材料的研究。通过德布斯方法合成了8种不同的咪唑类衍生物，季铵化后，将这些功能基团接枝到聚磷腈主链上，制备了8种咪唑衍生物类聚磷腈阴离子交换膜。并对这些膜进行了结构表征和性能测试。80℃时离子传导率最高可达56.63mS/cm。在60℃的条件下，将膜浸泡在1M KOH溶液中，120天后，离子传导率剩余为97.03％。
碱性燃料电池;咪唑类阴离子交换膜;制备工艺;结构表征;离子传导率
北京化工大学
硕士
化学
汪中明
2018
中文
TM911.4;TM242:TM205.1
94
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）