天然海泡石經(jīng)微波輔助酸活化和巰基偶聯(lián)劑改性得到磺化海泡石,然后原位合成制備燃料電池寬溫域用聚（2,5-苯并咪唑）/磺化海泡石（ABPBI/S-Sep）復(fù)合質(zhì)子交換膜。研究了海泡石改性前后結(jié)構(gòu)變化,以及S-Sep粒子的加入對復(fù)合膜的微觀形貌、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、吸水固酸能力以及高、低溫下質(zhì)子傳導(dǎo)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),海泡石粒子經(jīng)微波輔助酸活化處理后產(chǎn)生了解纖維化,磺化改性提高了其與聚合物相容性;S-Sep纖維狀粒子均勻分散在ABPBI基體中可誘導(dǎo)聚合物分子鏈取向排列,從而提高復(fù)合膜的力學(xué)性能,其特有的納米通道結(jié)構(gòu)及高比表面積顯著提高了復(fù)合膜的吸水率和固酸能力。在相似磷酸（PA）摻雜水平下,復(fù)合膜在40～180℃寬溫域下的質(zhì)子傳導(dǎo)率和峰值功率密度均高于ABPBI膜,并且磷酸摻雜水平為1.85的復(fù)合膜在90℃以下,60%和98%RH時(shí)質(zhì)子傳導(dǎo)性能以及80℃、0%RH時(shí)單電池性能均與Nafion 212相當(dāng),表明低磷酸摻雜水平下的S-Sep改性ABPBI復(fù)合膜具備從低溫到高溫且不控制濕度的寬溫域使用優(yōu)勢,可拓展基于PA摻雜聚苯并咪唑類膜材料的使用溫度范圍。 

【文章來源】：高分子材料科學(xué)與工程. 2020,36(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【文章目錄】：
1 實(shí)驗(yàn)部分
    1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    1.2 磺化海泡石的制備
        1.2.1 海泡石的微波輔助酸活化:
        1.2.2 海泡石的巰基改性:
        1.2.3 巰基改性海泡石的氧化:
    1.3 ABPBI/S-Sep的原位合成及復(fù)合膜制備
        1.3.1 ABPBI/S-Sep原位合成:
        1.3.2 ABPBI/S-Sep復(fù)合膜制備:
        1.3.3 PA摻雜膜制備:
    1.4 測試與表征
        1.4.1 微觀形貌觀察:
        1.4.2 FT-IR測試:
        1.4.3 接觸角測試:
        1.4.4 分散性測試:
        1.4.5 形貌觀察和元素分布測試:
        1.4.6 XRD測試:
        1.4.7 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測試:
        1.4.8 吸水率、磷酸摻雜水平和質(zhì)子傳導(dǎo)率測試:
        1.4.9 單電池性能測試:
2 結(jié)果與討論
    2.1 巰基改性海泡石的結(jié)構(gòu)表征
        2.1.1 形貌表征:
        2.1.2 FT-IR結(jié)構(gòu)表征:
        2.1.3 親水性分析:
        2.1.4 紫外光譜分析:
    2.2 ABPBI/S-Sep復(fù)合膜的表征
        2.2.1 SEM-EDS形貌:
        2.2.2 XRD分析:
        2.2.3 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能:
        2.2.4 吸水率和磷酸摻雜水平:
        2.2.5 質(zhì)子傳導(dǎo)性能:
        2.2.6 單電池性能:
3 結(jié)論


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低溫燃料電池用聚（2,5-苯并咪唑）/磺化海泡石復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與性能[J]. 張肖肖,楊守坤,章圓方,夏蕾,付旭東,張榮,胡圣飛,趙鋒,李驍,劉清亭.  高分子材料科學(xué)與工程. 2018(12)
[2]海泡石的酸活化及親水性表面修飾[J]. 張肖肖,章圓方,楊守坤,付旭東,張榮,胡圣飛,趙鋒,李驍,劉清亭.  非金屬礦. 2018(01)
[3]聚苯并咪唑基/八氨基籠狀倍半硅氧烷復(fù)合電解質(zhì)膜的制備與性能[J]. 孫權(quán),倪娜,俞李帥,張肖肖,劉清亭,張榮,胡圣飛,趙鋒,李驍.  高分子材料科學(xué)與工程. 2016(12)



本文編號：3541231