發(fā)布時(shí)間：2021-11-02 23:11

　　由于陰離子交換膜（AEM）在燃料電池隔膜、水處理、制堿工業(yè)隔膜、電滲析等材料和化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域有著較多的應(yīng)用,科學(xué)界一直在開(kāi)發(fā)具有更高性能的AEM材料。其中作為燃料電池隔膜,AEM起著阻隔燃料和傳導(dǎo)陰離子的作用,其性能直接決定燃料電池的性能。目前在該應(yīng)用方面,研究者們致力于提升AEM的離子電導(dǎo)率及其在堿液下的穩(wěn)定性,而對(duì)于其耐堿性其改性的常見(jiàn)方法常見(jiàn)為設(shè)計(jì)新型的陽(yáng)離子基團(tuán),調(diào)節(jié)離子基團(tuán)與聚合物主鏈的位置關(guān)系等。在該論文中,我們通過(guò)在咪唑陽(yáng)離子的N3和C2位引入金剛烷大位阻取代基,并進(jìn)一步通過(guò)開(kāi)環(huán)易位聚合得到以聚烯烴為主鏈、咪唑鎓鹽為功能陽(yáng)離子的AEM,考察AEM的耐堿性、電導(dǎo)率等相關(guān)性能。主要工作就以下兩個(gè)方面展開(kāi):（1）金剛烷特殊的籠狀結(jié)構(gòu)使其具有較大的位阻和疏水效應(yīng),我們將金剛烷基團(tuán)引入到咪唑陽(yáng)離子的N3位,同時(shí)在咪唑環(huán)的N1位引入降冰片烯基團(tuán),并通過(guò)開(kāi)環(huán)易位聚合將該咪唑鎓鹽引入到聚烯烴主鏈中;進(jìn)一步通過(guò)與雙環(huán)戊二烯和雙降冰片烯化合物共聚得到交聯(lián)型的AEM。對(duì)薄膜的性能測(cè)試表明,通過(guò)雙降冰片烯化合物交聯(lián)得到的AEM其吸水率可得到有效抑制,同時(shí)也表現(xiàn)出較高電導(dǎo)率。如在80 ^o<... 

【文章來(lái)源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池概述
    1.3 堿性陰離子交換膜燃料電池(AEMFC)
    1.4 陰離子交換膜的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 大位阻基團(tuán)功能化陽(yáng)離子在陰離子交換膜中的應(yīng)用
    1.6 通過(guò)開(kāi)環(huán)易位聚合法制備的陰離子交換膜材料
    1.7 交聯(lián)方法在陰離子交換膜中的應(yīng)用
    1.8 本論文選題意義及研究思路
第二章 基于N3-金剛烷咪唑陽(yáng)離子的交聯(lián)型陰離子交換膜
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)藥品
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 測(cè)試與表征方法
        2.3.1 核磁共振波譜
        2.3.2 高分辨率質(zhì)譜
        2.3.3 離子電導(dǎo)率(Inion Conductivity)
        2.3.4 吸水率和溶脹率(Water Uptake and Swelling Ratio)
        2.3.5 膜的離子交換容量(Ion Exchange Capacity)
        2.3.6 水合常數(shù)
        2.3.7 堿解穩(wěn)定性
        2.3.8 熱性能
    2.4 咪唑陽(yáng)離子的合成以及聚合物膜的合成與制備
        2.4.1 1-金剛烷-2-甲基咪唑合成(Ad Me Im)
        2.4.2 氯端基化降冰片烯衍生物的合成(NBECl)
        2.4.3 咪唑鎓鹽端基化降冰片烯衍生物的合成(NBEAd Me Im)
        2.4.4 雙降冰片烯衍生物的合成(exo-d NBE)
        2.4.5 交聯(lián)型聚合物以及聚合物膜(PNBE-DCPD-Ad Me Im)的合成
        2.4.6 交聯(lián)型聚合物以及聚合物膜(PDNBE-DCPD-Ad Me Im)的合成
        2.4.7 交聯(lián)型聚合物以及聚合物膜(PDNBE-Ad Me Im)的合成
    2.5 結(jié)果與討論
        2.5.1 聚合單體及前驅(qū)體的合成與表征
        2.5.2 AEM的吸水率和溶脹率
        2.5.3 離子電導(dǎo)率
        2.5.4 交聯(lián)型AEM的堿穩(wěn)定性
        2.5.5 含金剛烷咪唑鎓鹽的交聯(lián)型AEM的熱穩(wěn)定性
    2.6 本章小結(jié)
第三章 C2-位金剛烷基苯并咪唑鎓鹽的合成、耐堿性評(píng)價(jià)及基于該陽(yáng)離子的陰離子交換膜材料
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    3.3 咪唑陽(yáng)離子的合成以及聚合物膜的合成與制備
        3.3.1 2-金剛烷-4,5-苯并咪唑的合成
        3.3.2 2-金剛烷-3-丁基-4,5-苯并咪唑的合成
        3.3.3 1-甲基-2-金剛烷-3-丁基-4,5-苯并咪唑的合成
        3.3.4 1,3-二丁基-2-金剛烷-4,5-苯并咪唑的合成
        3.3.5 5-降冰片烯-2-對(duì)甲苯磺酰甲醚的合成
        3.3.6 2-金剛烷-3-降冰片烯-4,5-苯并咪唑的合成
        3.3.7 1-甲基-2-金剛烷-3-降冰片烯-4,5-苯并咪唑的合成
        3.3.8 1-丁基-2-金剛烷-3-降冰片烯-4,5-苯并咪唑的合成
        3.3.9 基于N1-位甲基金剛烷苯并咪唑鎓鹽的離聚物(PNBE-Ad BMIm)的合成
        3.3.10 基于N1-位丁基金剛烷苯并咪唑鎓鹽的離聚物的合成
        3.3.11 膜的制備
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 小分子咪唑陽(yáng)離子和離聚物的結(jié)構(gòu)表征
        3.4.2 吸水率的表征
        3.4.3 氯離子電導(dǎo)率
        3.4.4 熱穩(wěn)定性
        3.4.5 咪唑鎓鹽小分子及相應(yīng)陰離子膜的耐堿性
    3.5 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的成果情況


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]燃料電池用堿性聚合物電解質(zhì)研究[D]. 潘婧.武漢大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3472557