為提高全氟磺酸（Nafion）膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率和尺寸穩(wěn)定性,利用靜電紡絲技術(shù)制備了氧化石墨烯量子點(diǎn)（GOQDs）/聚丙烯腈（PAN）納米纖維膜,并通過Nafion溶液浸漬法制備了納米纖維復(fù)合質(zhì)子交換膜。借助掃描電子顯微鏡、共聚焦顯微鏡、熱重分析儀和X射線衍射儀等對納米纖維及復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明:GOQDs在PAN納米纖維中均勻分布,GOQDs的加入減小了納米纖維的直徑;納米纖維形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),對復(fù)合膜起到了骨架支撐作用,提高了復(fù)合膜的尺寸穩(wěn)定性,同時提高了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性和吸水性; GOQDs質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加提高了復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率,80℃時復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率最高可達(dá)0. 182 S/cm。 

【文章來源】：紡織學(xué)報(bào). 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

PAN-GOQDs/Nafion復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備過程

圖2為PAN和PAN-GOQDs納米纖維的掃描電子顯微鏡照片�？梢钥闯�，納米纖維表面光滑，成纖狀態(tài)良好，纖維間相互纏結(jié)形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PAN、PAN-GOQDs1、PAN-GOQDs2、PAN-GOQDs3納米纖維的直徑分布分別為141～341、141～292、55～208、24～187 nm，表明GOQDs的加入使纖維直徑減小，且纖維平均直徑隨GOQDs質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小。2.2 改性Nafion復(fù)合質(zhì)子交換膜結(jié)構(gòu)分析

圖3為Nafion復(fù)合質(zhì)子交換膜的表面及斷面掃描電鏡照片。從圖3(a)可看出，復(fù)合質(zhì)子交換膜表面致密光滑無明顯缺陷;圖3(b)～(d)顯示復(fù)合質(zhì)子交換膜的斷面致密無孔洞，納米纖維均勻嵌入在Nafion基質(zhì)中，表明納米纖維與基體之間具有良好的界面相容性。為研究GOQDs在納米纖維及復(fù)合質(zhì)子交換膜中的分布情況，以PAN-GOQDs2及PAN-GOQDs2/Nafion為例進(jìn)行共聚焦顯微鏡測試，結(jié)果如圖4所示�？梢钥闯�，PAN-GOQDs2納米纖維呈紅色，這是由于GOQDs在共聚焦顯微鏡特定波長下可發(fā)出紅光。共聚焦顯微鏡照片的整體形貌可說明GOQDs在納米纖維中分布較均勻，有一定程度聚集;PAN-GOQDs2/Nafion的共聚焦顯微鏡照片表現(xiàn)出類似的結(jié)果，可以說明GOQDs隨著納米纖維在膜內(nèi)實(shí)現(xiàn)了較均勻的分布。


本文編號：3300665