本文關(guān)鍵詞：基于MOFs質(zhì)子交換膜的制備及其質(zhì)子傳導(dǎo)性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵部件,對燃料電池的性能起決定性作用。目前,商業(yè)化的Nafion膜具有合成困難、價格昂貴以及氟污染等問題,不利于燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。因此,需要研發(fā)高性能、低成本的新型無氟質(zhì)子交換膜,以推進燃料電池商業(yè)化進程。聚(1,4-亞苯基醚-醚-砜)(PEES)通過后磺化處理可以得到具有較高質(zhì)子傳導(dǎo)能力的磺化聚(1,4-亞苯基醚-醚-砜)(SPEES)。但是它的物理化學(xué)性質(zhì),特別是穩(wěn)定性受到影響。沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)(ZIFs)具有較大比表面積、孔結(jié)構(gòu)和功能可調(diào)控等優(yōu)異的物理化學(xué)性能。本論文將PEES通過后磺化處理得到SPEES,然后將SPEES與水熱合成的ZIFs進行混合,最后通過溶液澆鑄法合成一系列ZIFs/SPEES復(fù)合膜。對這些膜進行了FTIR、XRD、SEM、TG、IEC、吸水率、溶脹率、化學(xué)穩(wěn)定性和質(zhì)子傳導(dǎo)性表征。結(jié)果表明,當SPEES膜的磺化度為42.2%,ZIF-8和SPEES的質(zhì)量比為1：100的ZIF-8/SPEES-1復(fù)合膜具有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性：300℃后才開始分解,在80℃下的溶脹率僅為3.81%,在Fenton試劑中完全溶解時間為352min。ZIF-8和SPEES的質(zhì)量比為0.4：100的ZIF-8/SPEES-0.4復(fù)合膜具有最高的質(zhì)子傳導(dǎo)性能,在80℃、90% RH下,它的質(zhì)子傳導(dǎo)率高達0.042 S·cm-1,大于相同條件下純SPEES膜的0.027 S·cm-1。將ZIF-67與磺化度為52%的SPEES復(fù)合得到的ZIF-67/SPEES復(fù)合膜具有較好的熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性,并且沒有出現(xiàn)明顯的微相分離。其中ZIF-67和SPEES的質(zhì)量比為0.3：100的ZIF-67/SPEES-0.3復(fù)合膜在80℃、90% RH下的質(zhì)子傳導(dǎo)率可以達到0.07 S·cm-1。最后,將含有大量親水基團的氧化石墨(GO)復(fù)合到上述材料中,得到ZIF-67/GO/SPEES復(fù)合膜,不但提高了質(zhì)子傳導(dǎo)率,而且也提高了膜的穩(wěn)定性。當ZIF-67/GO和SPEES的質(zhì)量比為1：100的ZIF-67/GO/SPEES-1復(fù)合膜在80℃、90% RH下的質(zhì)子傳導(dǎo)率進一步提高到0.084 S·cm-1。
【關(guān)鍵詞】：聚(1 4-亞苯基醚-醚-砜) 沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu) 氧化石墨 質(zhì)子交換膜 質(zhì)子傳導(dǎo)率
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.4;TB383.2
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 引言15
• 1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池15-18
• 1.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展16
• 1.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理16-17
• 1.2.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的特點17-18
• 1.3 質(zhì)子交換膜研究進展18-26
• 1.3.1 全氟磺酸膜18-22
• 1.3.2 全氟磺酸膜的改性22
• 1.3.3 磺化聚醚醚酮膜22-24
• 1.3.4 聚苯并咪唑膜24-25
• 1.3.5 磺化聚(1,4-亞苯基醚-醚-砜)膜25-26
• 1.4 金屬有機骨架26-27
• 1.5 氧化石墨27-28
• 1.6 課題研究思路和研究內(nèi)容28-29
• 1.6.1 課題研究意義28
• 1.6.2 課題研究思路28
• 1.6.3 課題主要研究內(nèi)容28-29
• 第二章 ZIF-8/SPEES復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征29-49
• 2.1 引言29
• 2.2 實驗藥品與儀器29-30
• 2.3 復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備30-32
• 2.4 表征與測試32-36
• 2.4.1 紅外光譜分析32
• 2.4.2 X-射線衍射32-33
• 2.4.3 熱穩(wěn)定性33
• 2.4.4 離子交換容量測試33
• 2.4.5 吸水率和溶脹率測試33-34
• 2.4.6 化學(xué)穩(wěn)定性測試34
• 2.4.7 質(zhì)子傳導(dǎo)率測試34-36
• 2.5 結(jié)果與討論36-47
• 2.5.1 紅外光譜分析36-37
• 2.5.2 X-射線衍射37-38
• 2.5.3 熱穩(wěn)定性38-40
• 2.5.4 離子交換容量40-41
• 2.5.5 吸水率與溶脹率41-43
• 2.5.6 化學(xué)穩(wěn)定性43-44
• 2.5.7 質(zhì)子傳導(dǎo)性能44-47
• 2.6 本章小結(jié)47-49
• 第三章 ZIF-67/SPEES復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征49-65
• 3.1 引言49
• 3.2 實驗藥品與儀器49-51
• 3.3 復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備51-52
• 3.4 結(jié)果與討論52-63
• 3.4.1 紅外光譜分析52-53
• 3.4.2 X-射線衍射53-54
• 3.4.3 熱穩(wěn)定性54-56
• 3.4.4 離子交換容量56-57
• 3.4.5 吸水率與溶脹率57-59
• 3.4.6 化學(xué)穩(wěn)定性59-60
• 3.4.7 質(zhì)子傳導(dǎo)性能60-63
• 3.5 本章小結(jié)63-65
• 第四章 ZIF-67/GO/SPEES復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征65-83
• 4.1 引言65
• 4.2 實驗藥品與儀器65-67
• 4.3 復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備67-68
• 4.4 結(jié)果與討論68-81
• 4.4.1 紅外光譜分析68-70
• 4.4.2 X-射線衍射70-71
• 4.4.3 熱穩(wěn)定性71-73
• 4.4.4 離子交換容量73-74
• 4.4.5 吸水率與溶脹率74-76
• 4.4.6 化學(xué)穩(wěn)定性76-77
• 4.4.7 質(zhì)子傳導(dǎo)性能77-81
• 4.5 本章小結(jié)81-83
• 第五章 結(jié)論83-85
• 參考文獻85-91
• 致謝91-93
• 作者及導(dǎo)師簡介93-94
• 附件94-95

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：基于MOFs質(zhì)子交換膜的制備及其質(zhì)子傳導(dǎo)性能，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：298802