發(fā)布時間：2017-09-10 20:06

  本文關鍵詞：PVA基納米復合離子凝膠的制備與性能

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【摘要】：離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰陽離子所組成的鹽,也稱為低溫熔融鹽。將離子液體通過物理或化學方法引入到機械性能良好的聚合物體系,可制成新型的聚合物功能材料---離子凝膠,由于其具有高的電導率、良好的機械性能、較好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的安全性,是一種具有良好應用前景的新型電解質材料,如可用于制作新型太陽能電池、鋰電池、超級電容器、人工肌肉和電致變色裝置。本論文以聚乙烯醇(PVA)為基體,離子液體作為電解質,并通過引入新型無機納米顆粒---埃洛石納米管(HNTs),最終制備出高性能的納米復合離子凝膠電解質。所得結果如下:(1)通過定向凝固方法以及抽真空方法制備了高性能離子液體(ILs)基的高度有序蜂窩狀微孔的、聚乙烯醇(PVA)為支架的納米復合高分子電解質(NCPE)。電化學測試表明,離子液體基納米復合高分子電解質具有顯著的各向異性,并且它的離子電導率在30°C平行于凝固的方向上可以達到5.2×10-3 S/cm,這比在30°C垂直于凝固方向的電導率9.6×10-6S/cm高出了500多倍。更重要的是,通過在材料中添加HN Ts,最終得到的離子液體基納米復合高分子電解質具有極薄的通道墻壁(60-100 nm),可以表現(xiàn)出高達46.5 MPa的壓縮模量,并且動態(tài)模量在200°C可以達到107 Pa。(2)通過液晶自組裝和機械剪切法制備出有序微結構和納米結構的離子凝膠,并且對納米復合離子凝膠的凝膠化、液晶性能、熱穩(wěn)定性能和離子電導率等做了全面的表征。研究表明,納米復合離子凝膠具有良好的熱穩(wěn)定性能,并且在較寬的溫度范圍內具有液晶相。高度有序納米結構可以明顯的提高離子電導率,即使HNTs含量達到60 wt%時,室溫電導率也可以達到10-3 S/cm。并且通過機械剪切法可以制備出具有高各向異性離子電導率的液晶納米復合離子凝膠。鋰離子電池測試結果表明基于離子凝膠制備的凝膠聚合物電解質具有高容量和循環(huán)性能。(3)通過溶液共混法與機械剪切法,制備出具有高力學強度和高電導率的PVA/HNTs/AMIMC l納米復合離子凝膠,并且對納米復合離子凝膠的凝膠化、熱穩(wěn)定性能和離子電導率等做了全面的表征。測試研究表明,離子凝膠具有良好的熱穩(wěn)定性能,HNTs的添加能夠大幅度地提高離子凝膠的拉伸強度,并且適當?shù)奶嵘x子電導率。經過剪切處理后,可以得到各向異性離子電導率。
【關鍵詞】：離子液體 埃洛石納米管 離子凝膠 流變學 液晶
【學位授予單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O648.17;O645.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 離子凝膠的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 埃洛石納米管簡介12-13
• 1.3 本文研究的目的和意義13-15
• 第2章 定向凝固法制備離子液體基納米復合聚合物電解質15-27
• 2.1 引言15-16
• 2.2 實驗部分16-19
• 2.2.1 實驗試劑16-17
• 2.2.2 實驗儀器17
• 2.2.3 樣品的制備與測試方法17-19
• 2.3 結果與討論19-25
• 2.3.1 PVA/HNTs/BMIMBF4納米復合聚合物電解質的形貌與結構19-22
• 2.3.2 PVA/HNTs/BMIMBF4納米復合聚合物電解質的電化學性能和力學性能22-25
• 2.3.3 PVA/HNTs/BMIMBF4納米復合聚合物電解質的熱穩(wěn)定性能25
• 2.4 本章結論25-27
• 第3章 HNTs/ILs納米復合離子凝膠電解質的制備及其性能27-43
• 3.1 引言27-28
• 3.2 實驗部分28-30
• 3.2.1 實驗試劑28
• 3.2.2 實驗儀器28-29
• 3.2.3 樣品的制備與測試方法29-30
• 3.3 結果與討論30-42
• 3.3.1 HNTs/ILs離子凝膠的力學性能及流變性能測試30-33
• 3.3.2 HNTs/ILs離子凝膠的液晶性能33-36
• 3.3.3 HNTs/ILs離子凝膠的微觀結構36-37
• 3.3.4 HNTs/ILs離子凝膠的電化學性能測試37-40
• 3.3.5 HNTs/ILs離子凝膠的熱穩(wěn)定性能測試40-41
• 3.3.6 PVDF基HNTs/ILs離子凝膠的電化學性能與力學性能41-42
• 3.4 本章結論42-43
• 第4章 PVA/HNTs/AMIMCl納米復合離子凝膠聚合物電解質的制備與性能43-54
• 4.1 引言43-44
• 4.2 實驗部分44-46
• 4.2.1 實驗試劑44
• 4.2.2 實驗儀器44
• 4.2.3 樣品的制備與測試方法44-46
• 4.3 結果與討論46-53
• 4.3.1 PVA/HNTs/AMIMC l離子凝膠電解質的流變性能測試46-48
• 4.3.2 PVA/HNTs/AMIMC l離子凝膠電解質的熱穩(wěn)定性能及機械性能測試48-51
• 4.3.3 PVA/HNTs/AMIMC l離子凝膠電解質的電化學性能測試51-53
• 4.4 本章結論53-54
• 全文結論54-55
• 參考文獻55-64
• 致謝64-65
• 攻讀學位期間取得的科研成果65

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本文編號：826345