磷酸摻雜聚苯并咪唑膜材料由于具有卓越的穩(wěn)定性、高的機(jī)械強(qiáng)度,同時在高磷酸摻雜條件下還具有較高的質(zhì)子傳導(dǎo)率,被認(rèn)為是最具潛力的高溫質(zhì)子交換膜（HT-PEM）材料。然而,在高磷酸摻雜條件下,聚苯并咪唑膜的機(jī)械性能急劇降低,同時膜中吸附的磷酸容易流失,影響質(zhì)子交換膜燃料電池的性能和使用壽命。因此,如何在獲得具有高質(zhì)子傳導(dǎo)率的同時改善高磷酸摻雜對聚苯并咪唑膜帶來的負(fù)面影響,是磷酸摻雜聚苯并咪唑高溫質(zhì)子交換膜材料目前亟需解決的問題。金屬有機(jī)框架材料（Metal organic frameworks,MOFs）,一種新興的有機(jī)-無機(jī)多孔材料,在眾多領(lǐng)域均具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ谫|(zhì)子交換膜領(lǐng)域,由于MOFs具有高的孔隙率和結(jié)構(gòu)可設(shè)計性,在基于合適的配體選擇和在孔隙中封裝質(zhì)子載體后,可以在質(zhì)子交換膜中形成質(zhì)子傳輸通道,改善質(zhì)子傳輸過程,從而獲得較高的質(zhì)子傳導(dǎo)率。基于此,本文利用Zr系MOFs材料UIO-66（對苯二甲酸作為有機(jī)配體）及其衍生物在聚苯并咪唑基體構(gòu)建質(zhì)子傳輸通道,期望獲得在較低磷酸摻雜條件下仍具備高質(zhì)子傳導(dǎo)率的聚苯并咪唑膜材料,從而改善高磷酸摻雜對聚苯并咪唑膜帶來的負(fù)面效果。具體研究內(nèi)容如下... 

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 燃料電池
    1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池
    1.3 質(zhì)子交換膜
        1.3.1 低溫質(zhì)子交換膜
        1.3.2 高溫質(zhì)子交換膜
    1.4 磷酸摻雜聚苯并咪唑型高溫質(zhì)子交換膜
        1.4.1 磷酸摻雜聚苯并咪唑中的質(zhì)子傳輸機(jī)制
        1.4.2 磷酸摻雜聚苯并咪唑膜材料面臨的挑戰(zhàn)
    1.5 磷酸摻雜聚苯并咪唑膜的改性研究
        1.5.1 高磷酸摻雜的聚苯并咪唑膜材料的改性研究
        1.5.2 低磷酸摻雜的聚苯并咪唑膜材料的改性研究
    1.6 金屬有機(jī)框架復(fù)合型質(zhì)子交換膜
        1.6.1 MOFs基復(fù)合膜的研究現(xiàn)狀
        1.6.2 MOFs基復(fù)合膜中質(zhì)子傳輸通道的構(gòu)建
    1.7 本論文的研究目的與意義、研究內(nèi)容
        1.7.1 研究目的與意義
        1.7.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 實驗儀器和藥品
        2.1.1 實驗儀器
        2.1.2 實驗試劑
    2.2 結(jié)構(gòu)與性能表征
第3章 UIO-66/聚苯并咪唑復(fù)合型質(zhì)子交換膜的制備和性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 UIO-66的制備
        3.2.2 聚醚性聚苯并咪唑的合成
        3.2.3 UIO-66@OPBI復(fù)合膜的制備及磷酸摻雜
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 UIO-66的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 UIO-66@OPBI復(fù)合膜的XRD表征
        3.3.3 UIO-66@OPBI復(fù)合膜的SEM表征
        3.3.4 UIO-66@OPBI復(fù)合膜熱性能表征
        3.3.5 UIO-66@OPBI復(fù)合膜的磷酸摻雜和機(jī)械性能
        3.3.6 UIO-66@OPBI的質(zhì)子傳導(dǎo)率和質(zhì)子傳輸行為
        3.3.7 電池性能測試和耐久性試
    3.4 小結(jié)
第4章 不同比例有機(jī)磷酸配體改性的A:B-PA-UIO-66/聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備和性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 A:B-PA-UIO-66 的合成
        4.2.2 聚醚性聚苯并咪唑的合成
        4.2.3 A:B-PA-UIO-66@OPBI復(fù)合膜的制備及磷酸摻雜
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 A:B-PA-UIO-66 的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 A:B-PA-UIO-66 的比表面積和孔徑分布
        4.3.3 A:B-PA-UIO-66的EDS表征
        4.3.4 A:B-PA-UIO-66的TGA表征
        4.3.5 A:B-PA-UIO-66@OPBI的 SEM和 EDS表征
        4.3.6 A:B-PA-UIO-66@OPBI的磷酸摻雜和機(jī)械性能表征
        4.3.7 A:B-PA-UIO-66@OPBI的質(zhì)子傳導(dǎo)率
        4.3.8 A:B-PA-UIO-66@OPBI的電池性能測試和耐久性測試
    4.4 小結(jié)
第5章 不同有機(jī)磷酸配體改性的X-PA-UIO-66/聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的質(zhì)子和性能研究
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 X-PA-UIO-66 的合成
        5.2.2 聚醚性聚苯并咪唑的合成
        5.2.3 X-PA-UIO-66@OPBI膜的制備和磷酸摻雜
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 X-PA-UIO-66 的結(jié)構(gòu)性能表征
        5.3.2 X-PA-UIO-66@OPBI復(fù)合膜的性能表征
        5.3.3 X-PA-UIO-66@OPBI膜中的質(zhì)子傳導(dǎo)機(jī)制研究
    5.4 小結(jié)
第6章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
指導(dǎo)教師對研究生學(xué)位論文的學(xué)術(shù)評語
答辯委員會決議書
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果



本文編號：3729445