離子交換膜是全釩液流電池(VRBF)的重要組成部分,本文從分子設計的角度出發(fā),合成了一系列新型的具有相分離結構的陰離子交換膜(AEM)材料,并對其離子傳導率、吸水率和溶脹率、熱穩(wěn)定性、機械性能等性能進行了測試,探討聚合物結構與性能的關系,為陰離子交換膜的研究開發(fā)提供技術積累。主要內(nèi)容有:(1)設計合成一種新型的帶有十個富電子苯環(huán)的單體4,4’-((2,3,5,6-四(4-苯氧基苯氧基)-1,4-亞苯基)雙(氧基))二酚(c),將其與4,4’-二氟二苯甲酮和4,4’-二羥基二苯砜進行縮聚,得到具有局部密集富電子苯環(huán)的聚芳醚化合物(bPAEs)。以這些富電子苯環(huán)為反應位點進行氯甲基化和隨后的季銨化反應,得到一種新型的具有局部密集季銨鹽基團的陰離子交換膜(QA-bPAEs)。用小角X射線散射(SAXS)對膜內(nèi)部微相結構進行表征,發(fā)現(xiàn)膜具有明顯的相分離結構。該系列膜在離子交換容量(IEC)為1.19 mmol g-1時,溫度為80℃時離子傳導率達最大(氯離子傳導率為11.2 mS cm-1)。然而,氯甲基化反應不易控制,反應過程中容易出現(xiàn)交聯(lián),導致bPAEs氯甲基化程度不到50%。(2)設計合...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 全釩液流電池
        1.1.1 全釩液流電池的概述
        1.1.2 全釩液流電池的發(fā)展
        1.1.3 全釩液流電池的結構與工作原理
    1.2 離子交換膜
        1.2.1 質子交換膜
        1.2.2 陰離子交換膜
    1.3 陰離子交換膜的結構與設計
        1.3.1 無規(guī)分布型陰離子交換膜
        1.3.2 嵌段分布型陰離子交換膜
        1.3.3 局部密集分布型陰離子交換膜
    1.4 本文工作主要內(nèi)容
        1.4.1 本課題研究背景及意義
        1.4.2 本課題研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
第二章 實驗部分
    2.1 實驗藥品及試劑
    2.2 測試儀器及條件
    2.3 單體及聚合物的合成
        2.3.1 基于局部密集氯甲基化的陰離子交換膜的合成
        2.3.2 基于局部密集溴甲基化的陰離子交換膜的合成
第三章 基于局部密集氯甲基化的陰離子交換膜
    3.1 前言
    3.2 單體及聚合物的合成與表征
        3.2.1 單體的合成與表征
        3.2.2 聚合物的合成與表征
    3.3 氯甲基化反應的工藝條件的探索
        3.3.1 投料比的影響
        3.3.2 反應時間的影響
    3.4 陰離子交換膜的性能研究
        3.4.1 QA-bPAE的IEC、吸水率和溶脹率
        3.4.2 QA-bPAE的離子傳導率
        3.4.3 QA-bPAE的微相結構
        3.4.4 QA-bPAE的熱穩(wěn)定性
        3.4.5 QA-bPAE的機械性能
        3.4.6 QA-bPAE的氧化穩(wěn)定性
    3.5 本章小結
第四章 基于局部密集溴甲基化的陰離子交換膜
    4.1 前言
    4.2 單體及聚合物的合成與表征
        4.2.1 單體的合成與表征
        4.2.2 聚合物的合成與表征
    4.3 陰離子交換膜的性能研究
        4.3.1 QA-mPAE的IEC,吸水率和溶脹率
        4.3.2 QA-mPAE的離子傳導率
        4.3.3 QA-mPAE的微相結構
        4.3.4 QA-mPAE的熱穩(wěn)定性
        4.3.5 QA-mPAE的機械性能
        4.3.6 QA-mPAE的氧化穩(wěn)定性
        4.3.7 QA-mPAE的VO²⁺滲透率
        4.3.8 全釩液流電池性能
    4.4 本章小結
結論
展望
參考文獻
致謝
個人簡介
在學期間已發(fā)表及錄用的論文



本文編號：3919580