无机掺杂的SPEEK复合膜的制备与性能研究

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kenlixin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件,其主要作用是传导质子。目前PEMFC中最广泛使用的质子传导材料是杜邦公司早期发明的Nafion膜,它具有化学稳定性好等诸多优点。但由于其仍存在制造成本较高且高温下(>100℃)质子传导率相对较低等不足而限制了其更广泛的应用(不能用于温度100℃以上的场合)。而在非氟磺酸材料中,磺化聚醚醚酮(SPEEK)因具有价格低廉、机械强度好等特点使它成为Nafion膜的潜在替代者。但是,SPEEK膜材料仍然存在质子传导率不足和化学稳定性不够等不足之处。因此,为了改善SPEEK膜的性能,本工作对其进行了掺杂改性。通过先制备无机复合物,再将无机物掺入商业SPEEK膜中的办法制备出了具有优良质子传导率和化学稳定性的复合膜。首先,采用共沉淀法制备了铈锆纳米无机复合氧化物CeZrO4并掺入到SPEEK中。研究表明:CeZrO4的引入可以有效地改善SPEEK膜的热稳定性和化学稳定性等性能。其中在80℃下,SPEEK/CeZrO4复合膜在芬顿试剂浸泡108 h后,其质子传导率仅减少了 41.62%,比相同条件下的SPEEK膜(未掺杂)的质子传导率下降减少59.01%,说明CeZrO4氧化物的掺入能使其化学稳定性得到改善。其次,为进一步改善SPEEK/CeZrO4复合膜的化学稳定性等性能,通过共沉淀法,将Al掺杂进CeZrO4中,成功制备出了铝铈锆氧化物(Al-CeZrO4)。这是因为铝的掺杂可以调节Ce3+/Ce4+在晶格中的比例,从而改善清除自由基的活性。接着,将其掺杂入SPEEK膜材料中,制备出了 SPEEK/Al-CeZrO4复合膜。在80℃下,SPEEK/Al-CeZrO4复合膜在芬顿试剂浸泡108 h后,其质子传导率减少了 34.94%,相比较SPEEK/CeZrO4复合膜,进一步改善复合膜的化学稳定性。最后,为了进一步提升复合膜的质子传导率,引入磷钨酸(HPW)进行掺杂,这是因为磷钨酸具有很强的酸性,可以改善复合膜的质子传导率。具体方法是:在磷钨酸(HPW)的溶液中,通过静电吸引将HPW吸附到Al-CeZrO4上,制备出Al-CeZrO4/HPW,再将其掺杂入SPEEK膜材料中,成功制备出了SPEEK/Al-CeZrO4/HPW 复合膜。在 80 ℃下,SPEEK/Al-CeZrO4/HPW 复合膜的质子传导率达11.25 mS·cm-1,比SPEEK膜、SPEEK/CeZrO4复合膜、以及SPEEK/Al-CeZrO4 复合膜都高。
其他文献
黑磷量子点(black phosphorus quantum dots,BP-QDs)是一种新型二维纳米材料,近年来在生物医学领域得到广泛应用。已有研究发现呼吸、饮食和皮肤等是人们暴露于环境纳米材料的常见途径,可能引起潜在的肺、肾等脏器的病变和损伤。然而,目前的研究中尚缺乏有关BP-QDs生物相容性的研究,BP-QDs在应用过程中存在潜在的健康风险,如经呼吸等途径进入人体引发的肺损伤效应,值得关注
学位
单细胞测序技术的出现让我们第一次拥有低成本、高通量的获取单细胞测序数据的手段。而单细胞转录测序技术如今已成为研究生物过程的重要手段。作为一种时间截面数据,单细胞转录组测序数据亦为重现单细胞的演进过程提供机遇。通过重建单细胞的伪时间及其轨迹,可以更好地探究细胞层面的动态变化,发现未知的调控基因、机制或细胞演进过程中的中间状态。目前,已有大量的研究聚焦于标识单细胞数据的伪时间标记和重现单细胞的演进轨迹
学位
富锂锰基正极材料因比能量高、成本低廉、安全性高而备受关注。但在充放电循环过程中材料结构稳定性不佳导致放电电压逐渐衰减的问题,降低了其实际应用的可能性。本文通过对比例为Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的富锂锰基正极材料从不同的角度进行了改性,实现了正极材料电化学性能的提升,通过各类技术方法及表征手段对改性效果进行深入研究。具体内容主要包括:1.利用钼酸铵对正极材料进行改性,在材料的
学位
禽偏肺病毒可感染火鸡、鸡、雉鸡、珍珠鸡和鸵鸟等多种禽类,引起禽偏肺病毒病,该病在世界范围广泛流行,传染性强,传播迅速,容易继发多种疾病,给养禽业造成严重经济损失。分子生物学检测法是当前确诊禽偏肺病毒病现症感染最有效的方法,本文就禽偏肺病毒5种分子生物学检测方法进行综述,对禽偏肺病毒病的诊断和防控有一定的参考价值。
期刊
我国改革开放四十年以来,交通运输行业发展迅速,尤其是民用航空领域,机场数量、航班总量屡创新高,空中交通流量持续高速增长,进离场航班密度不断加大。我国部分地区受限的空域结构和传统的进离场管制调配手段已经不完全能够适应新时代的发展了。本文案例内容基于厦门空中交通管理站的进近管制范围,涵盖了厦门机场航班进离场冲突最大的部分,位于这一区间的航空器在狭小范围内的上升、下降、穿越、绕飞等现象十分频繁,从而也带
学位
目的此巢式病例对照研究旨在分析先天性巨细胞病毒感染(Congenital Cytomegalovirus Infection,cCMV)新生儿的排毒特征,孕期病毒学指标与cCMV的关系,进而探索新生儿cCMV的危险因素及预测指标。方法2015年-2018年,课题组在河南省进行了一项孕期母婴队列研究,共入组8855名孕妇,孕早期血清流行率为98.1%,新生儿cCMV感染率为1.3%(88/6706)
学位
已有研究报道B细胞可通过刺激培养的方式发生永生转化,不依赖癌病毒感染和基因操纵,在操作简便性和安全性方面都更具优势,是获得天然人类抗体库的潜在有效方法。B细胞体外培养依赖CD40L的刺激活化,目前的研究主要采用饲养细胞提供膜结合型CD40L,但在使用前需要对其进行预培养和辐照以防止其过度生长,并且需要定期更换饲养细胞层,这对B细胞体外培养带来不稳定性且操作不便。因此,寻找一种非复制型的膜结合型人C
学位
移动机器人的行人跟随技术作为人机交互技术的关键技术,在工业制造、医疗保健、游戏互娱等领域有着广泛的研究价值。机器人对目标行人开始跟随之前,首先要准确地感知目标行人的位置。激光雷达与RGB-D相机作为机器人感知行人的主流传感器,彼此优势互补,是跟随系统进行行人检测与跟踪的重要手段。感知行人位置之后,移动机器人需要在未知的环境下进行路径规划来完成对人的跟随和障碍避让。针对上述问题,本文提出了一种基于激
学位
秋茄(Kandelia obovata)为红树科秋茄属植物,具有显胎生及特殊的根系等在形态和繁殖特性上显示出长期对滨海潮间带适应的显著性特征。白化是叶片颜色突变的一种类型,主要原因是植物叶绿体没有正常发育,导致叶片中没有叶绿素或者含量很低。通过野外观察,我们发现红树植物秋茄产生一种特殊的现象,其胚轴呈现不同的颜色,主要有白化,棕色以及正常条件下的绿色胚轴,但是在长有白化胚轴的秋茄植物亲本母树的叶子
学位
研究目的:牙周炎是由口腔细菌破坏牙周组织引起的慢性炎症,诱发牙龈出血肿痛、牙周袋形成、牙齿松动、牙槽骨吸收等症状。二酰化脂肽(FSL-1)来源于唾液支原体(M salivarium)膜脂蛋白LP44的N端支链脂蛋白,可引发严重的机体炎症反应。整合素αvβ6是一类特异性表达于上皮细胞的细胞粘附分子,成人上皮细胞中一般不表达或表达不佳,但在伤口愈合、纤维化和上皮源性肿瘤中诱导性高表达。本课题组前期研究
学位