【摘 要】
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锂电池是目前应用最广泛的储能设备。与传统的液体电解质相比,固体电解质具有沸点高、毒性低、安全系数高等优点。开发高稳定性、高离子电导性的固体电解质是锂电池领域研究的热点和难点之一。本论文选择聚氧化乙烯（PEO）为聚合物基体,利用三维多孔性Li6.4La3Zr2Al0.2O12（LLZAO）或MOF多孔材料对其进行掺杂改性,同时加入离子液体做增塑剂,制备PEO基复合固态电解质,研究复合电解质的结构信息
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锂电池是目前应用最广泛的储能设备。与传统的液体电解质相比,固体电解质具有沸点高、毒性低、安全系数高等优点。开发高稳定性、高离子电导性的固体电解质是锂电池领域研究的热点和难点之一。本论文选择聚氧化乙烯（PEO）为聚合物基体,利用三维多孔性Li6.4La3Zr2Al0.2O12（LLZAO）或MOF多孔材料对其进行掺杂改性,同时加入离子液体做增塑剂,制备PEO基复合固态电解质,研究复合电解质的结构信息和电化学性质。另一方面,本论文还系统研究了三种发光性配合物材料对抗生素药物分子的选择性荧光响应性能。本论文的研究内容主要包括以下三个部分:1、IL@3D-LLZAO@PEO复合固体电解质薄膜的制备及其性质表征:为了提供连续的快速离子传输通道,本章利用小孔海绵为模板,制备出具有三维多孔性的陶瓷块状材料Li6.4La3Zr2Al0.2O12（LLZAO）,再与PEO复合,同时加入低成本类离子液体Li（G4）TFSI以减小电解质与电极的界面电阻,制备出IL@3D-LLZAO@PEO复合电解质膜。在表征材料结构信息的基础上,进一步研究了材料对锂离子的传输性能。通过与传统颗粒型LLZO@PEO复合电解质性能对比发现,三维多孔材料掺杂有利于提高其离子电导率,此外,加入离子液体也有助于提高电解质的离子电导率。本章研究为IL修饰的3D-LLZAO类复合电解质的设计和开发提供了一定的实验和理论基础。2、Li-IL@MIL-101（Cr）-SO3Li@PEO复合电解质薄膜的制备及其性质表征:通过后合成修饰、离子交换方法和离子液体浸泡,制备出具有单离子传输性质的离子液体负载的多孔性MOF材料（IL@MIL-101（Cr）-SO3Li）,利用XRD、IR、SEM等表征材料的结构信息和形貌特征。在此基础上,将不同配比的IL@MIL-101（Cr）-SO3Li与PEO基质复合,利用溶液倾倒法,制备出IL@MIL-101（Cr）-SO3Li@PEO复合电解质薄膜材料。系统探讨了多孔材料掺杂比例对其电化学性能的影响规律,研究发现,随着多孔性MIL材料掺入比例的增加,电导率先增大后减小,这可能是由于高掺杂比时MIL团聚所致。此外,通过比较发现,离子液体加入有利于提高材料的离子电导率,这可能是由于EMIM+和TFSI-半径较大,被限制在MIL孔腔中不易移动,而Li+半径较小,可以自由穿梭,有利于提高Li+传输性能。本章为IL修饰的单离子导体MOF类复合电解质的设计和开发提供了一定实验和理论基础。3、发光配合物材料对抗生素荧光响应性能研究:利用实验室前期制备出的三种发光性配合物多孔材料（Zn-1、Zn-2、Cd-1）为荧光探针,系统探讨了材料对抗生素分子的荧光响应性能。研究发现,上述材料对呋喃类抗生素表现出优异的选择性荧光识别性能,且具有较高的响应常数和较低的检出限。最后,利用波谱重叠实验,推测出荧光淬灭的机理。
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