發(fā)布時間：2021-07-20 00:58

　　具有高離子電導(dǎo)率和堿穩(wěn)定性的聚苯并咪唑陰離子交換膜（AEMs）一直是AEMs燃料電池的研究熱點。本研究對聚苯并咪唑（PBI）進行了一系列改性,以制備具有較高離子傳導(dǎo)率和耐堿性等綜合性能較好的陰離子交換膜,研究內(nèi)容主要分為以下三點:1、設(shè)計了一種大體積單體四苯基對苯二甲酸（TP）,通過微波縮聚合成了一種新型的空間位阻較大的非平面結(jié)構(gòu)聚合物mPBI-TP-x,隨后對其進行一系列烷烴碘化物的二烷基化反應(yīng)得到mPBI-TP-x-R系列陰離子交換膜。對該系列膜進行了表征和性能測試,發(fā)現(xiàn)所得膜具有良好的OH-導(dǎo)電性,80℃時的離子傳導(dǎo)率都超過了 46 mS·cm-1。同時耐堿性測試表明,其耐堿性相比于未引入大位阻單體的PBI膜有很大改善,室溫下于1 M NaOH水溶液中浸泡1350小時后陰離子交換膜的電導(dǎo)率僅有略微下降,表現(xiàn)出優(yōu)異的耐堿穩(wěn)定性。2、為了解決芳香剛性單體摻雜導(dǎo)致PBI膜脆性增加的問題,設(shè)計合成了一種含柔性鏈結(jié)構(gòu)單體二乙基二苯基對苯二酸酯單體（DEDP）,并將其引入到PBI骨架中。DEDP的引入不僅提高了該結(jié)構(gòu)在PBI中的含量而進一步提高成膜性,同時還在PBI的C2位置引入大體積位阻,... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１典型的陰離子交換膜燃料電池的示意圖??Ｆｉｇ．１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ａｔｙｐｉｃａｌ?ＡＥＭＦＣ．??１．３陰離子交換膜??

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???Ｅ２：?ｏｈ？?＋?＋?丫?＋?Ｈ；ｏ??ｓＮ２：?〇Ｈｅｃｒｉ＞＾＞ｋ?—＾?．．．．．丫??…—?—．人《??圖１－２?ＱＡ陽離子在堿性溶液中可能的降解機理：霍夫曼消除（Ｅ２），親核取代（ＳＮ２）和葉??立德形成〇〇。??Ｆｉｇ．?１－２?Ｐｏｓｓｉｂｌｅ?ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｏｆ?ＱＡ?ｃａｔｉｏｎｓ?ｉｎ??ａｌｋａｌｉｎｅ?ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ：?Ｈｏｆｉｎａｎｎ?ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ?（Ｅ２），?ｎｕｃｌｅｏｐｈｉｌｉｃ?ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ??（Ｓｎ２）?ａｎｄ?ｙｌｉｄｅ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?（Ｙ）．??除烷基取代基外，目前的研宄熱點還包括聚合物主鏈和陽離子之間的烷基間??隔基對ＱＡ陽離子堿穩(wěn)定性的影響［２８－３Ｇ］。Ｘｕ等［３１］通過預(yù)季銨化單體的聚�；�??成含側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的ＡＥＭｓ，發(fā)現(xiàn)ＱＡ和芳香主鏈之間較大的間隔距離可以大大提高??ＡＥＭｓ的ＯＨ－電導(dǎo)率（６０°Ｃ時為９１?ｍＳ．ｃｍ－１）和堿穩(wěn)定性（６０°Ｃ、６ＭＮａＯＨ溶液中４０??天未降解）。Ｈｉｂｂｓ等Ｉ３２］制備了一系列用各種陽離子修飾的聚亞苯基型ＡＥＭｓ，發(fā)??現(xiàn)當用六亞甲基取代芐基亞甲基時，可以大大提高ＡＥＭ的堿穩(wěn)定性（圖１－３）。??４??

?第一章緒論???ＤＡＴＰ??６－ｂｒｏｍｏｈｅｘａｎｏｙｌ?ｃｈｌｗｘｌｅ??ＡｌＣｂ??ｃ?８?Ｃ＊?？＊??ｄｒ＾Ｙ＾Ｂｒ??愈??ＢｒＫＣ６ＰＰ?？ｆＣ６ＦＰ??１）?ｅａｓｔｅｒｎ?１）?ｃａｓｔ?ｆｉｌｍ??２）ｔｒｉｍｅｔｈｙｔｅｍｉｎｅ，ＨＰ?２）?ｔｒｉｍｅｔｈｙｔａｍｉｎｅ，?Ｈａ〇??〇?－?廠Ｘ?ｔ??ＴＭＡＫＣ６ＰＰ?ＴＭＡＣＷＰ??圖１－３具有側(cè)鏈束縛陽離子的聚（亞苯基）的合成方案。??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｓｃｈｅｍｅ?ｆｏｒ?ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）ｓ?ｗｉｔｈ?ｓｉｄｅｃｈａｉｎ?ｔｅｔｈｅｒｅｄ?ｃａｔｉｏｎｓ．．??除了?ＱＡ陽離子的堿穩(wěn)定性之外，制備基于ＱＡ的ＡＥＭｓ的過程是否復(fù)雜也是??需要重點考慮的點。通常情況下，大多數(shù)ＱＡ陽離子基團通過氯甲基進行氯甲基??化連接到聚合物主鏈上，然后通過叔胺將聚合物季銨化。然而，氯甲基化中使用??的氯甲醚被認為是致癌物，對人體的危害很大。此外，對官能化程度和位置的精??確控制通常很困難［３３］。為了克服與氯甲基化有關(guān)的合成限制，研宄者目前已經(jīng)做??了很多工作。Ｒａｍａｎｉ等［３４］通過自由基溴化制備溴代芐基和溴代芳基，再與鹵代??ＰＰＯ反應(yīng)制備ＡＥＭ，其核心是通過叔胺親核取代溴芐基來合成ＱＡ基團衍生的??ＢｒＰＰＯ。Ｍｏｈａｎｔｙ等［３５］通過季銨化含芐甲基的鹵代甲基化聚砜來制備ＡＥＭ。芐甲??基部分作為陽離子位點的前體，從而避免了通過氯甲基化對聚合物進行改性。??Ｇｕｉｖｅｒ等人［３６］報道了一種基于鋰化學(xué)法用叔胺官能化聚砜合成的ＡＥＭ，所制備??的ＡＥＭ展現(xiàn)出較高的ＯＨ－傳導(dǎo)率＾ｍＳ＇


本文編號：3291793