近年來,含氮雜環(huán)化合物在質(zhì)子交換膜及相關(guān)材料領(lǐng)域受到關(guān)注。嘌呤分子中含有氮雜環(huán),整個環(huán)成共軛體系,氮原子親核活性強,可在質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)中充當(dāng)供體和受體。其衍生物包括腺嘌呤、一磷酸腺苷、2,6-二氨基嘌呤等。本論文采用高碘酸鈉氧化纖維素納米晶須,通過化學(xué)修飾將三類嘌呤衍生物接枝到納米纖維素鏈上,結(jié)合納米纖維素的優(yōu)異特性,制備了環(huán)境友好的納米纖維素基質(zhì)子傳導(dǎo)薄膜材料。改性膜的質(zhì)子傳導(dǎo)性能、熱力學(xué)性能和氧化穩(wěn)定性都得到提高。所制備納米纖維素接枝腺嘌呤膜材料表現(xiàn)出較高的質(zhì)子傳導(dǎo)性能,在100℃下最高可達0.263 S·cm^-1。此外,該類膜的拉伸強度最高可達54.50 MPa,并具有較高的吸水率,只是高溫下的形態(tài)穩(wěn)定性還有待提升。為了進一步提高膜的機械性能和形態(tài)穩(wěn)定性,選用一磷酸腺苷對納米纖維素進行接枝,制備了一磷酸腺苷接枝納米纖維素膜材料。結(jié)果表明,該系列膜的拉伸強度最高可達95.92 MPa,機械強度得到提升。此外,膜的保持較高吸水率的同時形態(tài)穩(wěn)定性提高。在100℃時,其質(zhì)子傳導(dǎo)率最高可達0.176 S·cm^-1。為了進一步提高改性膜的形態(tài)穩(wěn)定性和... 

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究目的
    1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池
        1.2.1 燃料電池簡介
        1.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理
        1.2.3 質(zhì)子傳導(dǎo)材料的傳導(dǎo)機理
        1.2.4 質(zhì)子交換膜的特點
    1.3 納米纖維素
        1.3.1 納米纖維素簡介
        1.3.2 納米纖維素的制備方法
        1.3.3 納米纖維素的表面改性
        1.3.4 納米纖維素基質(zhì)子交換膜的研究現(xiàn)狀
    1.4 含氮雜環(huán)化合物
        1.4.1 含氮雜環(huán)化合物簡介
        1.4.2 氮雜環(huán)類質(zhì)子交換膜
        1.4.3 嘌呤類化合物
    1.5 本文的設(shè)計思路和研究內(nèi)容
第二章 腺嘌呤改性納米纖維素質(zhì)子交換膜的制備與性能研究
    2.1 前言
    2.2 實驗原料及藥品
    2.3 實驗儀器及設(shè)備
    2.4 實驗方法
        2.4.1 纖維素納米晶須(CNC)的制備
        2.4.2 氧化纖維素納米晶須的制備
        2.4.3 腺嘌呤接枝納米纖維素(A-CNC)及膜的制備
        2.4.4 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        2.4.5 醛基滴定
        2.4.6 紅外光譜分析(FT-IR)
        2.4.7 A-CNC取代度(DS)的測定與計算
        2.4.8 熱重分析(TGA)
        2.4.9 吸水率及潤脹率
        2.4.10 拉伸強度測試
        2.4.11 質(zhì)子傳導(dǎo)率
        2.4.12 離子交換當(dāng)量(IEC)
        2.4.13 氧化穩(wěn)定性
    2.5 結(jié)果與討論
        2.5.1 CNC和氧化CNC的掃描電鏡分析
        2.5.2 氧化CNC的醛基含量及氧化程度計算
        2.5.3 膜圖片及其掃描電鏡分析
        2.5.4 改性膜的制備和表征
        2.5.5 熱力學(xué)性能
        2.5.6 吸水率和潤脹率
        2.5.7 機械強度
        2.5.8 質(zhì)子傳導(dǎo)率和離子交換當(dāng)量
        2.5.9 氧化穩(wěn)定性
    2.6 本章小結(jié)
第三章 一磷酸腺苷改性納米纖維素質(zhì)子交換膜的制備與性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗原料及藥品
    3.3 實驗儀器及設(shè)備
    3.4 實驗方法
        3.4.1 一磷酸腺苷接枝納米纖維素(AMP-CNC)及膜的制備
        3.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        3.4.3 紅外光譜分析(FT-IR)
        3.4.4 AMP-CNC取代度(DS)的測定與計算
        3.4.5 熱重分析(TGA)
        3.4.6 吸水率及潤脹率
        3.4.7 拉伸強度測試
        3.4.8 質(zhì)子傳導(dǎo)率
        3.4.9 離子交換當(dāng)量
        3.4.10 氧化穩(wěn)定性
    3.5 結(jié)果與討論
        3.5.1 AMP-CNC膜的圖片和掃描電鏡分析
        3.5.2 改性膜的制備和表征
        3.5.3 熱力學(xué)性能
        3.5.4 吸水率和潤脹率
        3.5.5 機械強度
        3.5.6 質(zhì)子傳導(dǎo)率和離子交換當(dāng)量
        3.5.7 氧化穩(wěn)定性
    3.6 本章小結(jié)
第四章 2,6-二氨基嘌呤改性納米纖維素質(zhì)子交換膜的制備與性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗原料及藥品
    4.3 實驗儀器及設(shè)備
    4.4 實驗方法
        4.4.1 2,6-二氨基嘌呤接枝納米纖維素(DP-CNC)及膜的制備
        4.4.2 氧化CNC摻雜的2,6-二氨基嘌呤基納米纖維素復(fù)合膜的制備
        4.4.3 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        4.4.4 紅外光譜分析儀(FT-IR)
        4.4.5 固體13CNMR核磁共振分析
        4.4.6 DP-CNC取代度(DS)的測定與計算
        4.4.7 X射線衍射分析(XRD)
        4.4.8 熱重分析(TGA)
        4.4.9 吸水率及潤脹率
        4.4.10 拉伸強度測試
        4.4.11 質(zhì)子傳導(dǎo)率
        4.4.12 離子交換當(dāng)量(IEC)
        4.4.13 氧化穩(wěn)定性
        4.4.14 甲醇透過率
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 DP-CNC膜的圖片和掃描電鏡分析
        4.5.2 改性膜的制備和表征
        4.5.3 熱力學(xué)性能
        4.5.4 吸水率和潤脹率
        4.5.5 機械強度
        4.5.6 質(zhì)子傳導(dǎo)率和離子交換當(dāng)量
        4.5.7 氧化穩(wěn)定性
        4.5.8 甲醇透過率
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    論文主要結(jié)論
    論文主要創(chuàng)新點
    展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3707115