化学交联聚乙烯醇改性纤维素碱性阴离子交换复合膜的制备与性能

刘玲玲 丁蕾 徐莉 乔锦丽 盛嘉伟

引用本文: 刘玲玲, 丁蕾, 徐莉, 乔锦丽, 盛嘉伟. 化学交联聚乙烯醇改性纤维素碱性阴离子交换复合膜的制备与性能[J]. 物理化学学报, 2011, 27(11): 2665-2670. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111106 shu
Citation:  LIU Ling-Ling, DING Lei, XU Li, QIAO Jin-Li, SHENG Jia-Wei. Synthesis and Properties of Chemically Cross-Linked Poly(vinyl alcohol) Modified Quaterized Hydroxyethylcellulose Ethoxylate as Novel Alkaline Anion-Exchange Membrane[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(11): 2665-2670. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111106 shu

化学交联聚乙烯醇改性纤维素碱性阴离子交换复合膜的制备与性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21173039) (21173039)

    上海市浦江人才基金(08PJ14096) (08PJ14096)

    上海市自然科学基金(09ZR1433300) (09ZR1433300)

    浙江省重中之重学科开放基金(20110927) (20110927)

    教育部归国留学人员基金(2009(1001)) (2009(1001))

    上海市重点学科项目(B604)资助项目 (B604)

摘要: 高稳定性碱性阴离子交换膜的制备已成为碱性固体电解质膜研究领域的一大热点. 本文通过聚乙烯醇化学交联改性制备出了季铵化羟乙基乙氧基纤维素碱性阴离子交换膜(PVA/QHECE). 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、热重(TG)分析、交流(AC)阻抗等方法考察了复合膜的分子结构、热稳定性、耐碱稳定性及离子电导率等性能. 详尽考察了交联时间、交联剂含量、聚合物组成对成膜力学强度、含水率以及OH-电导率的影响. 实验结果表明: 随着交联时间的增加, 膜的溶胀率降低, 力学强度随之增强, 而离子电导率随膜含水率的降低没有发生明显变化, 室温下OH-的电导率在3.26×10-4-4.44×10-4 S·cm-1范围内变化. 热重分析结果显示: 掺入42.9%的QHECE时, 膜的热分解温度达260°C. 此外, 将PVA/QHECE膜在6 mol·L-1 KOH浓碱溶液中80°C浸渍处理168 h, 膜的电导率从4.90×10-4 S·cm-1提高到9.68×10-4 S·cm-1, 而膜的外观和力学强度以及含水率未发生明显变化, 这一结果表明该膜具有很好的耐碱化学稳定性, 有望作为一种新型的碱性燃料电池用离子交换膜.

English

    1. [1]

      (1) Kim, S.; Hong, I. J. Ind. Eng. Chem. 2010, 16, 901.(1) Kim, S.; Hong, I. J. Ind. Eng. Chem. 2010, 16, 901.

    2. [2]

      (2) Varcoe, J. R.; Slade, R. C. T. Fuel cells 2005, 5, 187.(2) Varcoe, J. R.; Slade, R. C. T. Fuel cells 2005, 5, 187.

    3. [3]

      (3) Savado , O. J. Power Sources 2004, 127, 135.(3) Savado , O. J. Power Sources 2004, 127, 135.

    4. [4]

      (4) Kima, J.; Mommab, T.; Osakaa, T. J. Power Sources 2009, 189, 999.  (4) Kima, J.; Mommab, T.; Osakaa, T. J. Power Sources 2009, 189, 999.  

    5. [5]

      (5) Abuin, G. C.; Nonjola, P.; Franceschini, E. A.; Izraelevitch, F. H.; Mathe, M. K.; Corti, H. R. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 5850.(5) Abuin, G. C.; Nonjola, P.; Franceschini, E. A.; Izraelevitch, F. H.; Mathe, M. K.; Corti, H. R. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 5850.

    6. [6]

      (6) Wang, G. G.;Weng, Y. M.; Chu, D.; Chen, R. R.; Xie, D. J. Membr. Sci. 2009, 332, 63.  (6) Wang, G. G.;Weng, Y. M.; Chu, D.; Chen, R. R.; Xie, D. J. Membr. Sci. 2009, 332, 63.  

    7. [7]

      (7) Yu, E. H.; Scott, K. J. Power Sources 2004, 137, 248.  (7) Yu, E. H.; Scott, K. J. Power Sources 2004, 137, 248.  

    8. [8]

      (8) Komkova, E. N.; Stamatialis, D. F.; Strathmann; H.;Wessling; M. J. Membr. Sci. 2004, 244, 25.  (8) Komkova, E. N.; Stamatialis, D. F.; Strathmann; H.;Wessling; M. J. Membr. Sci. 2004, 244, 25.  

    9. [9]

      (9) Lebrun, L.; Follain, N.; Metayer, M. Electrochim. Acta 2004, 50, 985.  (9) Lebrun, L.; Follain, N.; Metayer, M. Electrochim. Acta 2004, 50, 985.  

    10. [10]

      (10) Choi, Y. J.; Park, J. M.; Yeon, K. H.; Moon, S. H. J. Membr. Sci. 2005, 250, 295.  (10) Choi, Y. J.; Park, J. M.; Yeon, K. H.; Moon, S. H. J. Membr. Sci. 2005, 250, 295.  

    11. [11]

      (11) Carvalho, L. B., Jr.; Araujo, A. M.; Almeda, A. M. P.; Azevedo, W. M. Sensors and Actuators B. 1996, 35 -36, 427.(11) Carvalho, L. B., Jr.; Araujo, A. M.; Almeda, A. M. P.; Azevedo, W. M. Sensors and Actuators B. 1996, 35 -36, 427.

    12. [12]

      (12) Park, J. S.; Park, J.W.; Ruckenstein, E. J. Appl. Polym. Sci. 2001, 80, 1825.  (12) Park, J. S.; Park, J.W.; Ruckenstein, E. J. Appl. Polym. Sci. 2001, 80, 1825.  

    13. [13]

      (13) Mohamad, A. A.; Arof, A. K. Mater. Lett. 2007, 61, 3096.  (13) Mohamad, A. A.; Arof, A. K. Mater. Lett. 2007, 61, 3096.  

    14. [14]

      (14) Zhang, S.; Li, F. X.; Yu, G. Y. Hsieh, Y. L. Carbohydrate Polymers 2010, 81, 668.  (14) Zhang, S.; Li, F. X.; Yu, G. Y. Hsieh, Y. L. Carbohydrate Polymers 2010, 81, 668.  

    15. [15]

      (15) Zhbankov, R. G.; Firsov, S. P.; Buslov, D. K.; Nikonenko, N. A.; Marchewka, M. K.; Ratajczak, H. J. Mol. Struct. 2002, 614, 117.  (15) Zhbankov, R. G.; Firsov, S. P.; Buslov, D. K.; Nikonenko, N. A.; Marchewka, M. K.; Ratajczak, H. J. Mol. Struct. 2002, 614, 117.  

    16. [16]

      (16) Chen, N.; Li, L.;Wang, Q. Plastic, Rubber and Composites: Macromolecular Engineering 2007, 36, 283.  (16) Chen, N.; Li, L.;Wang, Q. Plastic, Rubber and Composites: Macromolecular Engineering 2007, 36, 283.  

    17. [17]

      (17) Gindl,W.; Martinschitz, K. J.; Boesecke, P.; Keckes, J. Compos. Sci. Technol. 2006, 66, 2639.  (17) Gindl,W.; Martinschitz, K. J.; Boesecke, P.; Keckes, J. Compos. Sci. Technol. 2006, 66, 2639.  

    18. [18]

      (18) Sakellariou, P.; Hassan, A.; Rowe, R. C. Polymer 1993, 34, 1240.  (18) Sakellariou, P.; Hassan, A.; Rowe, R. C. Polymer 1993, 34, 1240.  

    19. [19]

      (19) Chen, Y.; Cao, X. D.; Chang, P. R.; Huneault, M. A. Carbohydrate Polymers 2008, 73, 8.  (19) Chen, Y.; Cao, X. D.; Chang, P. R.; Huneault, M. A. Carbohydrate Polymers 2008, 73, 8.  

    20. [20]

      (20) Zhang,W.; Yang, X. L.; Li, C. Y.; Liang, M.; Lu, C. H.; Deng, Y. L. Carbohydrate Polymers 2011, 83, 258.(20) Zhang,W.; Yang, X. L.; Li, C. Y.; Liang, M.; Lu, C. H.; Deng, Y. L. Carbohydrate Polymers 2011, 83, 258.

    21. [21]

      (21) Sun, T.; Du,W.; Liu, D. H.; Dai, L. M. Process Biochemistry. 2010, 45, 1192.  (21) Sun, T.; Du,W.; Liu, D. H.; Dai, L. M. Process Biochemistry. 2010, 45, 1192.  

    22. [22]

      (22) Yeom, C. K.; Lee, K. H. J. Membr. Sci. 1996, 109, 257.  (22) Yeom, C. K.; Lee, K. H. J. Membr. Sci. 1996, 109, 257.  

    23. [23]

      (23) Qiao, J. L.; Hamaya, T.; Okada, T. Chem. Mater. 2005, 17, 2415.(23) Qiao, J. L.; Hamaya, T.; Okada, T. Chem. Mater. 2005, 17, 2415.

    24. [24]

      (24) Qiao, J. L.; Hamaya, T.; Okada, T. Polymer 2005, 46, 10810.(24) Qiao, J. L.; Hamaya, T.; Okada, T. Polymer 2005, 46, 10810.

    25. [25]

      (25) Qiao, J. L.; Okada, T. Electrochem. Solid State Lett. 2006, 9, A379.  (25) Qiao, J. L.; Okada, T. Electrochem. Solid State Lett. 2006, 9, A379.  

    26. [26]

      (26) Fu, J.; Qiao, J. L.; Ma, J. X. Chem. J. Chin. Univ. 2011, 32, 1. [傅婧, 乔锦丽, 马建新. 高等学校化学学报, 2011, 32, 1.](26) Fu, J.; Qiao, J. L.; Ma, J. X. Chem. J. Chin. Univ. 2011, 32, 1. [傅婧, 乔锦丽, 马建新. 高等学校化学学报, 2011, 32, 1.]

    27. [27]

      (27) Qiao, J. L.; Fu, J.; Lv, H.; Ma, J. X. Polymer 2010, 51, 4850.  (27) Qiao, J. L.; Fu, J.; Lv, H.; Ma, J. X. Polymer 2010, 51, 4850.  

    28. [28]

      (28) Li, L.;Wang, Y. X. J. Membr. Sci. 2005, 262, 1.  (28) Li, L.;Wang, Y. X. J. Membr. Sci. 2005, 262, 1.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1024
  • 文章访问数:  2807
  • HTML全文浏览量:  19
文章相关
  • 发布日期:  2011-10-27
  • 收稿日期:  2011-06-13
  • 网络出版日期:  2011-08-30
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章