酮烯胺类共价有机框架基质子交换膜的研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:chengbf0917
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共价有机框架(COF)因其有序多孔的微观形貌和良好的可设计性,在质子传输领域有着广阔的应用前景。本文选取对甲苯磺酸(PTSA)催化制备的具有优良耐溶剂性的自立式共价有机框架膜(COFM)作为质子交换膜(PEM)基体。针对COF自身质子电导率较低,以及高湿度下PTSA流失导致的质子电导率稳定性差的问题,选用带有磺酸基团的COF单体,构筑质子传输能力较好的自立式COFM;通过原位复合工艺将聚合物与COFM复合,提升了COFM的质子电导率,同时改善了因PTSA流失带来的质子电导率稳定性差的问题。本文研究具体包括:首先,研究了反应条件对产物性能的影响规律,明确了COFM的合成工艺。成功制备出两种不同分子结构的COFM,且二者均具有较好的成膜性和耐溶剂性。研究了COFM的框架结构对质子传导能力的影响,对两种COFM的尺寸稳定性、质子电导率及电导率的稳定性进行研究,分析并验证COFM中磺酸基团在质子传输中的作用。针对高湿度环境中因PTSA流失带来的质子电导率稳定性差的问题,通过原位复合的方法引入具有质子传导能力的聚合物,研究了聚合物结构对COFM性能的影响,通过增加PTSA的流失阻力和引入质子传输基团提升质子电导率及其稳定性,改善了中温、高湿环境下PTSA流失对COFM质子电导率的负面影响。
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