磷酸基團修飾無機粒子填充型有機-無機雜化質子交換膜.pdf

1、質子傳導性能的強化是質子交換膜研究的關鍵問題。將磷酸基團引入質子交換膜是提高膜質子傳導率的有效途徑，如何簡便有效地實現磷酸基團的固定是磷酸化質子交換膜面臨的主要挑戰(zhàn)。本研究以無機納米材料為載體，通過共價鍵或包裹方式實現磷酸基團的固定，并與高分子膜基質混合制備了磷酸化有機-無機雜化膜。利用磷酸基團優(yōu)異的導質子性能及其與無機載體間的協同作用，實現質子傳導性能的強化。
　　以TiCl4為前驅體，氨基三亞甲基膦酸（ATMP）為磷酸化試劑，

2、在磺化聚醚醚酮（SPEEK）中原位生成粒徑約為50nm的二氧化鈦顆粒（TiO2），制備了SPEEK/原位磷酸化二氧化鈦雜化膜。ATMP通過穩(wěn)定的共價鍵與TiO2連接，均勻分散于SPEEK中。磷酸化TiO2的加入增加了膜內質子傳遞位點數，提高了質子傳遞通道的連續(xù)性，從而強化了膜的質子傳導性能。填充量為6wt.％的雜化膜在65℃、飽和濕度下質子傳導率達0.334S·cm-1，較純SPEEK膜高63.7%。
　　利用多巴胺的自聚作用在片

3、狀氧化石墨烯（GO）表面包裹一層聚多巴胺，得到多巴胺修飾的GO（DGO），利用邁克爾加成反應將阿侖膦酸負載到DGO表面，制得磷酸化氧化石墨烯（PGO），并填充到Nafion膜基質中制備了Nafion/磷酸化氧化石墨烯雜化膜。PGO的加入提高了膜的吸水保水能力，密集分布于片狀GO上的磷酸基團在膜內構建出新型質子傳遞通道，同時強化了飽和濕度和低濕度下的質子傳導性能。填充量2wt.%的雜化膜，110℃、飽和濕度下質子傳導率可達0.277S·c

4、m-1，為純Nafion重鑄膜的2.2倍；80℃、40RH%時，質子傳導率達0.0441S·cm-1，為純Nafion重鑄膜的7.6倍。
　　采用水熱法合成了具有規(guī)則三維孔道結構的MIL-101(Cr)，并利用“瓶中船”法以磷酸氫二鈉和鎢酸鈉為單體在其孔道內原位合成磷鎢酸，將其填充到SPEEK中制備了SPEEK/MIL101負載磷鎢酸雜化膜。由于磷鎢酸粒徑大于MIL-101(Cr)窗口尺寸，因此可有效防止磷鎢酸的流失。MIL-10