侧链有序交联型咪唑功能化阴离子交换膜

利用甲基氢醌和4,4′-二氟二苯基甲酮的缩聚反应,合成了含苯甲基的聚芳醚酮二元有序结构的聚合物.随后,利用N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)溴代,溴代产物同时接枝1-甲基咪唑和1-乙烯基咪唑制备了一系列侧链有序交联型的阴离子交换膜(Im-PEEK-x).透射电子显微镜图显示Im-PEEK-0.7膜具有较好的微相分离结构.ImPEEK-0.7膜的离子传导率为6.68×10~(-2)S/cm,拉伸强度达到60.03MPa,并且在80℃的吸水率、溶胀率分别为16.56%, 18.2%.在耐碱稳定性测试中, Im-PEEK-0.7膜浸泡在80℃, 1 mol/L NaOH溶液中200 h后,其IEC值仍为泡碱前的81.5%,表现出优异的耐碱稳定性.说明侧链有序具有微相分离结构的交联型阴离子交换膜具有优异的离子传导率和稳定性.     

侧链含多季铵基团聚芳醚酮阴离子交换膜的制备与性能

成功合成了一个同时带有季铵基团和烷基溴的小分子(1-溴-6-(三甲基铵)己基溴化物),通过季铵化反应,将其接枝在三乙烯二胺季铵化的聚芳醚酮上,制备了带有柔性侧链且侧链上含有多季铵基团的聚芳醚酮(TQPAEK).利用溶液流延的方法,并经碱化处理制备得到OH~–型阴离子交换膜.通过改变起始聚合物的溴代度,可有效调控阴离子交换膜的离子交换容量,其范围在1.75～2.57meq/g.膜的溶胀度、吸水率与离子传导率均随着离子交换容量的增加而增大.该阴离子交换膜具有良好的热稳定性和机械性能,特别是柔性侧链的引入,显著地提高了聚合物膜的柔韧性,其断裂伸长率最高可达103.2%,拉伸强度仍在28MPa以上.引入多季铵化柔性侧链,有利于高局部离子基团的富集程度,在膜内形成了明显的相分离结构.80℃下最高离子电导率可达74.35mS/cm.这些结果表明多季铵化聚芳醚酮阴离子交换膜有望应用于燃料电池.     

双酚-S-双(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙基)醚的合成及聚合

本文扼要报道一种新的含砜基双烯类单体双酚-S-双(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙基)醚(简称Bis S-GMA)的合成及聚合反应的研究结果。 双烯类单体Bis S-GMA(Ⅳ)是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为起始原料,通过三步反应合成的,其步骤如下:     

基于螺环季铵盐的阴离子交换膜的制备与性能

合成了N,N-二烯丙基吡咯烷溴盐([DAPy][Br]),采用光引发聚合的方式制备了基于[DAPy][Br]的聚合物膜,经过离子交换后得到OH~-型阴离子交换膜.改变原料配比调控膜的离子交换容量,发现膜的溶胀度、吸水率、离子交换容量与电导率都随着[DAPy][Br]含量的增加而增大.该阴离子交换膜具有良好的机械性能和热稳定性,拉伸强度在室温下为10.6～19.8 MPa. 80℃下最高离子电导率可达7.29×10~(-2) S/cm.在成膜过程中[DAPy][Br]发生交联,形成拥有两个五元环的N-螺环结构阳离子,有效提高了膜的耐碱性能,[PSAN]_(70~-)[DAPy][OH]_(30)膜浸泡于80℃下1mol/LKOH溶液中240h,电导率仅下降了11%.上述结果表明,拥有N-螺环季铵盐的脂肪主链的阴离子交换膜有望应用于燃料电池.     

碱性阴离子交换膜的碱稳定性

碱性阴离子交换膜(AEMs)是碱性阴离子交换膜燃料电池的核心部件之一,目前已成为制约碱性阴离子交换膜燃料电池发展的关键因素.离子传导基团在碱性条件下,容易受到氢氧根离子的攻击发生降解.本文主要从以下3个方面介绍了近期AEMs在耐碱稳定性方面的研究成果:(1)开发稳定的离子传导基团,并通过提高离子传导基团的电子密度和增大缺电子位置的空间位阻提高离子基团的稳定性;(2)在离子传导基团与聚合物主链之间引入长烷基侧链;(3)合成不含醚氧键的聚合物主链,改善AEMs的耐碱稳定性.     

碱性燃料电池用聚烯烃类阴离子交换膜的研究进展

与质子交换膜燃料电池相比,基于阴离子交换膜的碱性燃料电池具有可使用非贵金属催化剂、电极反应速率高等优点,近年来受到广泛的关注.然而,到目前为止,尚未开发出一种高性能的阴离子交换膜以备碱性燃料电池使用.本文从功能单体共聚和高分子接枝改性两方面概述了聚烯烃类阴离子交换膜的制备方法,探讨了膜的化学结构、微观相分离结构与膜性能之间关系,最后总结目前聚烯烃类阴离子交换膜的氢氧燃料电池性能,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

季铵化杂萘联苯聚芳醚酮酮离子交换膜制备与性能

离子交换膜是全钒氧化还原液流电池的主要部件之一,其选择性和稳定性在一定程度上决定了电池的寿命,而目前大多数离子交换膜存在选择性或稳定性欠佳的状况.为了制备全钒氧化还原液流电池用高选择性离子交换膜,本文将不同溴甲基含量(0.75～0.99,平均每摩尔重复结构单元含有溴甲基的摩尔数)的含溴甲基杂萘联苯聚醚酮酮(BPPEKK)通过溶液浇铸法制备基膜,之后在三甲胺水溶液中进行胺化得到季铵化杂萘联苯聚醚酮酮阴离子交换膜(QBPPEKK).测试了QBPPEKK的离子交换容量、吸水率、溶胀率、钒渗透系数和面电阻.随着BPPEKK溴甲基含量的增加,所得QBPPEKK膜的离子交换容量和含水率增加,而其面电阻和钒离子质量传递系数降低.将QBPPEKK膜组装于全钒氧化还原液流电池中,电池的电压效率(VE)和能量效率(EE)随着QBPPEKK膜离子交换容量的增加而上升;当BPPEKK的取代度为0.99时,所制得的阴离子交换膜为QBPPEKK90膜,由其组装成电池的EE为87.7%(电流密度为40m A/cm~2),大于同条件下Nafion117的数值(86.0%).在1.5mol/L的VO_2~+溶液中浸泡60d后, QBPPEKK膜的拉伸强度高于36 MPa、膜表面形貌没有明显变化、组装电池性能变化不大,结果表明QBPPEKK膜在VO_2~+溶液中表现出良好的稳定性.     

燃料电池用碱性阴离子交换膜链结构调控研究进展

碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFCs)因氧还原动力学快、可使用非Pt催化剂、成本低等优点迅速发展成燃料电池的重点研究领域.作为AAEMFCs的核心组件,碱性阴离子交换膜(AAEMs)的性能直接影响着燃料电池的输出性能和使用寿命.为保证燃料电池高效、稳定、长时间的运行,AAEMs应具备高的离子电导率、尺寸及化学稳定性.但目前开发的膜尚难同时满足这些要求,在实际应用中依然面临阴离子传输效率与尺寸稳定性难以兼顾、碱性稳定性较差等问题.本文将结合近年来国内外及本课题组的研究进展,梳理AAEMs发展中存在的关键问题与解决思路,展望未来的发展方向.     

1,2,4-三嗪类化合物的研究 Ⅳ.——N-[5′-(3′-甲硫基-6’-甲基)-1,2,4-三嗪基]-吡啶嗡盐的置换反应

氯化N-[5′-(3′-甲硫基-6′-甲基)-1,2,4-三嗪基]-吡啶嗡盐(Ⅰ)在吡啶中于室温通入硫化氢,或与用硫化氢饱和的硫氢化钠溶液反应,都得到了3-甲硫基-5-巯基-6-甲基-1,2,4-三嗪(Ⅱ),熔点178—179℃;于较高温度通入硫化氢进行反应,得3,5-二巯基-6-甲基-1,2,4-三嗪,熔点217—218℃。二者均可于氢氧化钠溶液中与碘甲烷作用,得到3,5-二甲硫基-6-甲基-1,2,4-三嗪,熔点78—79℃。化合物(Ⅰ)在吡啶水溶液中与邻甲苯酚、苯酚、邻     

耐碱的胍盐阴离子交换膜研究进展

近年来,碱性阴离子交换膜燃料电池的发展得到了国内外研究人员的广泛关注,其中开发具有高碱稳定性的阴离子交换膜材料成为了研究的热点和难点.除了聚合物骨架,改善离子基团的稳定性对于阴离子交换膜材料整体稳定性的提高具有关键作用.胍盐离子作为一种新型的离子基团,分子结构中正电荷共轭分布在中心碳和3个氮原子上,电荷高度离域使得胍盐离子具有非常优异的热稳定性和化学稳定性,有望解决传统季铵盐离子在碱性条件下存在的降解问题.本文综述了近年来胍盐型阴离子交换膜材料的研究进展,其中包括胍盐阴离子交换膜材料的制备、分类以及胍盐离子的降解机理,同时对于耐碱型胍盐阴离子交换膜的结构设计进行了分析和展望.     

分子内能量传递的研究——不同受体对能量传递的影响

继对ω-对联苯基多亚甲基羧酸4-[5′-对联苯基噁唑基-2′]苄酯的分子内能量传递的研究之后,我们又合成了一系列新的分子内双荧光团化合物,2-对联苯基甲基-5-对联苯基-1,3,4-噁二唑,2-(4′-对联苯基甲基)苯基-5-对联苯基-1,3-噁唑,2-(4′-对联苯基甲基)苯基苯并噁唑和2-对联苯基-5-对联苯基甲基苯并噁唑,以及它们的模型化合物。在合成的四个     

聚醚与乙烯类单体接枝聚合的研究

我们研究了以四氢呋喃-2-过氧化氢(THFHP)与N,N-二甲基对甲苯胺(DMT)为氧化还原引发体系,引发乙烯类单体如丙烯酰胺(AAM),甲基丙烯酸甲酯(MMA)在较低温度35—55℃下的聚合反应。在本文中报道聚醚与乙烯类单体接枝聚合的一种新方法,即通过聚(四亚甲基醚)二醇(PTMG)及其衍生物的过氧化氢物与DMT或亚铁盐的氧化还原反应形     

螺二芴和均三嗪构筑的主体材料的合成及应用

设计并合成了4种基于螺二芴和均三嗪类的新型主体材料2-(2′,7′-二叔丁基-9,9′-螺二芴-2-基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(DTSF-2-DP-TRZ)、2-(9,9′-螺二芴-2-基)-4,6-双(3,5-二-叔丁基苯基)-1,3,5-三嗪(SF-2-DTDP-TRZ)、2-(9,9′-螺二芴]-4-基)-4,6-双(3,5-二-叔丁基苯基)-1,3,5-三嗪(SF-4-DTDP-TRZ)、2-(9,9′-螺二芴-4-基)-4,6-双(4-(叔丁基)苯基)-1,3,5-三嗪(SF-4-TDP-TRZ),并对其结构和性能进行了表征.利用热重分析、差热分析、紫外可见吸收、荧光、低温磷光、循环伏安法对其物理和化学性质进行了研究,结果表明4种主体材料的热稳定性能优异,紫外-可见光吸收峰位于280～355nm之间;光学带隙(Eg)分布在3.28～3.36eV之间.为了研究其在有机电致发光中的应用,4个主体材料分别与绿光热激活延迟荧光材料共掺作为发光层,通过旋涂法制备,并研究其结构与性能之间的关联.所制备的器件光电性能表现优异,其中DTSF-2-DP-TRZ作为主体材料的器件最大亮度达到6600cd/m~2,最大电流效率为51.3cd/A,相应的最大外量子效率为16.6%.     

ω-对联苯基多亚甲基羧酸4-(5′-对联苯基噁唑基-2′-)苄酯的分子内能量传递的研究

继2-(ω-联苯基多亚甲基)-5-联苯基-1,3,4-噁二唑双荧光团化合物的合成及对它们的荧光光谱的测定后,我们又合成了几个ω-对联苯基多亚甲基羧酸4-[5′-对联苯基-1,3-噁唑-2′]-苄酯(化合物1—4)及其模型化合物2-对甲苯基-5-联苯基-1,3-噁唑(化合物5):     

Desoxide,Nerol Oxide和2,2,6-三甲基-6-乙烯基-5,6-二氢-2H吡喃的光化学合成

天然玫瑰油由200多个化合物组成,玫瑰醚(Rose Oxide)是一个重要的主香成份,已有许多报道其合成的论文。(±)-4-甲基-6-(2’-甲基丙烯-1’)-5,6-二氢-2H-吡喃(橙花醚,Nerol Oxide,,和(±)-2(1’-甲基乙烯-1’)-5-甲基-5-乙烯基四氢呋喃(Desoxide),,是另二个主香成份。合成1和2的方法报道很少,只有Ohloff报道个一条路线。用橙花醇     

一种新型高选择性电极

以长链季铵盐、季磷盐等为流动载体的溶剂聚合膜阴离子电极的选择性服从经典的Hofmeister序列:ClO_4~->SCN~->I~->NO_3~->Br~->NO_2~- >CI~->SO_4~(2-).本文首次用钴(II)Schiff碱配合物[Co(II)S]作中性载体研制出对I~-具有高选择性且呈现反Hofmeister行为的阴离子电极.按文献[1]合成了载体双水杨醛缩乙二胺合钴(II)[Co(II)Salen]、双水杨醛缩邻苯二胺合钴(II)[Co(II)Salophen]、双β-萘酚醛缩乙二胺合钴(II)[Co(II)napen]和双β-萘酚醛缩邻苯二胺合钴(II)[Co(II)napophen].以线性范围或斜率为优化目标函数,用正交试验法优化得最佳膜组成:2.5%(W/W)(CO(II)S],31%PVC,66.5%邻硝基苯基十二烷基醚.     

推算临界压力的新的简单关联式

将有机化合物分成下列30类:正烷烃、3-甲基烷烃与3-乙基烷烃、2-甲基烷烃与2,2-二甲基烷烃、正烯烃-1、正烯烃-2、甲基烯烃、炔烃、二烯烃、烷基苯、苯乙烯类、环烷烃、烷基环戊烷、烷基环、己烷氯代烷、全氟烷烃、氟氯乙烷、溴烃与碘烃、正醇、异醇、酚、酮、正酯、异酯、醚、腈、胺、硫醇、硫醚、呋喃类以及杂环化合物等。每类化合物可用下列两关联式之一来推算每一化合物的临界压力,这两式是:     

含苯并噻唑环芳香族二腈聚合物的热裂解残余物的性能

含苯并噻唑环芳香族二腈的聚合物具有良好的热氧化稳定性,它远优于一般的耐高温高分子,而仅次于石墨,有关这方面的工作,我们已有报道.本文系报道这种聚合物的热裂解残余物的性能.所用的单体为2-(对氰基苯基)-6-氰基苯并噻唑(Ⅰ),聚合条件为:催化剂氯化锌用量为1％,     

纳米离子导体Ca_(1-x)La_xF_(2+x)的复阻抗谱和介电常数

在阴离子导体中,除氧离子导体外,研究得较多的是氟离子导体.由于卤素有高的氧化能力,氟化剂与金属的反应对应于体系自由能的很大变化,若用作电极对则可得到高的电压和功率密度;而且F~-是最小的单电荷阴离子,氟化物很有希望制成离子电导率高的固体,此外,氟化物常是电子绝缘体,结构简单,便于简化理论模型.为了提高氟离子电导率,一般采用掺杂异价氟化物的方法,如文献[1]对(CaF_2 YF_3)、文     

对-氯甲基苯乙烯与纯对-及间-二乙烯苯共聚动力学的研究(Ⅰ)

六十年代人们合成了纯对-氯甲基苯乙烯,并用以研究聚合物结构与性能关系。但是关于纯对-氯甲基苯乙烯与纯二乙烯苯异构体共聚机理及相应共聚物胺化后所得阴离子交换树脂结构与性能的研究至今未见报道。为了研究离子交换树脂结构与性能间关系,我们首先合成了高纯度对-氯甲基苯乙烯,并研究了对-氯甲基苯乙烯分别与间-及对-二乙烯苯在惰性溶剂存在下的共聚动力学、相分离和凝胶化性质。