本文關(guān)鍵詞：離子液體凝膠電解質(zhì)的制備與電化學(xué)性能研究

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【摘要】：離子液體由于其特殊結(jié)構(gòu),具有幾乎不揮發(fā)、不可燃、電導(dǎo)率高、電化學(xué)窗口寬等優(yōu)點,在有機(jī)合成、材料制備、能源等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景,是近些年的研究熱點。然而其液體屬性導(dǎo)致的不易操作、易泄露等缺陷限制了其實際應(yīng)用。作為離子液體兩個重要的分支,離子凝膠以及聚離子液體能夠有效地解決這些難題,同時還兼具離子液體的很多優(yōu)異特性。相比與離子液體,離子凝膠以及聚離子液體拓寬了離子液體的應(yīng)用領(lǐng)域,具有更大的實際應(yīng)用價值。本論文以離子液體為研究對象,開展了以下幾個方面的工作：通過金屬配位作用制備了一類超分子離子凝膠,表征了其電化學(xué)性能；制備了一類具有優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度的聚離子液體凝膠,研究了其作為彈性電解質(zhì)的性能。本論文主要分為以下三部分內(nèi)容：第一部分：詳細(xì)介紹了離子液體、離子凝膠和聚離子液體的發(fā)展、性質(zhì)以及應(yīng)用。第二部分：選用了兩種便宜且已商業(yè)化的化合物充當(dāng)凝膠因子：均苯三甲酸(H_3BTC)以及硝酸鐵(Fe (N0_3)_3·9H2_O);二者通過金屬配位作用可在離子液體1-丁基-3-甲基咪唑苯磺酸鹽(bmimBsa)以及離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯(bmimCl)中形成穩(wěn)定的超分子離子凝膠。由于凝膠因子與離子液體之間具有很強(qiáng)的π-π堆積相互作用,在離子液體bmimBsa中形成的超分子離子凝膠Fe-H_3BTC-bmimBsa具有超高的熱穩(wěn)定性,在150℃下還能保持凝膠狀態(tài)。通過紅外光譜、掃描電子顯微鏡等手段詳細(xì)表征了其微觀結(jié)構(gòu),探究了離子凝膠的形成機(jī)理；用差示掃描量熱法以及熱重分析進(jìn)一步表征了離子凝膠的熱穩(wěn)定性；采用交流阻抗的方法表征了其電化學(xué)性能,表現(xiàn)出很高的離子導(dǎo)電率以及相對較低的活化能。第三部分：首次采用了陰陽離子均可聚合的離子液體,制備了一類新型聚離子液體凝膠電解質(zhì)。由于陰陽離子都已發(fā)生聚合,聚離子液體鏈內(nèi)或者鏈之間就有很強(qiáng)的靜電相互作用,因而形成了雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得這類聚離子液體具有良好的機(jī)械性能,在拉伸、壓縮、彎曲等條件下都能保持穩(wěn)定,同時還具有良好的自恢復(fù)性能。此外,這類新型聚離子液體凝膠電解質(zhì)表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,具有很高的離子導(dǎo)電率,室溫下高達(dá)6.61 Sm~(-1)。而且其電化學(xué)性能在不同形變下都能保持穩(wěn)定。通過FT-IR、SEM、DSC、拉伸-壓縮試驗以及交流阻抗等手段詳細(xì)表征了其微觀結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理、熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能以及電化學(xué)性能。這類高強(qiáng)度、高性能的彈性聚離子液體電解質(zhì)可用于柔性電子設(shè)備并促進(jìn)其的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：離子凝膠 聚離子液體 電解質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O646
【目錄】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-40
• 1.1 離子液體12-13
• 1.2 離子凝膠13-20
• 1.2.1 聚合物離子凝膠14-15
• 1.2.2 無機(jī)離子凝膠15-16
• 1.2.3 超分子離子凝膠16-17
• 1.2.4 離子凝膠的應(yīng)用17-20
• 1.3 聚離子液體20-25
• 1.3.1 聚離子液體的簡介20-21
• 1.3.2 聚離子液體的應(yīng)用21-25
• 1.4 本論文的立題思想、研究內(nèi)容和意義25-27
• 參考文獻(xiàn)27-40
• 第二章 超分子離子凝膠的制備與電化學(xué)性能研究40-58
• 2.1 引言40-41
• 2.2 實驗部分41-42
• 2.2.1 試劑41
• 2.2.2 樣品制備41-42
• 2.2.3 測試儀器及方法42
• 2.3 結(jié)果與討論42-50
• 2.3.1 超分子離子凝膠的制備42-44
• 2.3.2 超分子離子凝膠的熱性能表征44-45
• 2.3.3 超分子離子凝膠的結(jié)構(gòu)表征45-47
• 2.3.4 超分子離子凝膠的流變性能表征47-49
• 2.3.5 超分子離子凝膠的電化學(xué)性能表征49-50
• 2.4 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-58
• 第三章 聚離子液體彈性電解質(zhì)的制備及其電化學(xué)性能研究58-76
• 3.1 引言58-59
• 3.2 實驗部分59-60
• 3.2.1 試劑59
• 3.2.2 樣品的制備59-60
• 3.2.3 測試儀器及方法60
• 3.3 結(jié)果與討論60-69
• 3.3.1 聚離子液體凝膠的結(jié)構(gòu)表征60-63
• 3.3.2 聚離子液體凝膠的熱性能表征63
• 3.3.3 聚離子液體凝膠的機(jī)械性能表征63-66
• 3.3.4 聚離子液體凝膠的電化學(xué)性能表征66-69
• 3.4 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 論文的創(chuàng)新點與不足之處76-77
• 致謝77-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文79-80
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表80

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