基于季铵化壳聚糖-聚乙烯醇互穿网络型复合碱性聚电解质膜
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湖北省自然科学基金面上项目(2016CFB369, 2014CFB580)


Quaternized Chitosan-Polyvinyl Alcohol Based IPN Composite Alkaline Polymer Electrolyte Membranes
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    摘要:

    通过对溶胶-凝胶法所制的纳米SiO2进行季铵化改性得到季铵化SiO2 (QSiO2),再将其与季铵化壳聚糖(QCS)和聚乙烯醇(PVA)的共混膜基体进行复合,经戊二醛交联制备了一系列不同QSiO2添加量的互穿网络型QCS-PVA/QSiO2复合碱性聚电解质膜。采用红外光谱、扫描电镜、热重分析、交流阻抗等考察了膜的结构、热稳定性和OH-离子电导率等。结果表明,无机粒子的加入使得复合膜的热稳定性提高,离子电导率呈现先上升后下降的趋势,在QSiO2质量分数为5%时,其室温离子电导率达到最高0.0644 S/cm,是未添加QSiO2的纯膜电导率(0.022 S/cm)近3倍,有望作为碱性聚电解质膜用于燃料电池中。

    Abstract:

    Quaternized SiO2 (QSiO2) was firstly prepared by modification of nano-sized SiO2 using silane coupling agent with quaternary ammonium groups. And then, a series of quaternized chitosan-poly (vinyl alcohol)/QSiO2 (QCS-PVA/QSiO2) interpenetrating polymer networks (IPN) composite membranes were fabricated by adding QSiO2 into the QCS-PVA blend matrix and followed by glutaraldehyde crosslinking. The structure, thermal stability and ionic conductivity of the composite membranes were characterized by FT-IR, SEM, thermogravimetric analysis (TG) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results show that the thermal stability of the composite membranes is significantly improved. The ionic conductivity of QCS-PVA/QSiO2 composite membranes exhibits a trend of rise first then fall. The QCS-PVA/QSiO2 composite membranes with 5% QSiO2 show the highest ionic conductivity as high as 0.0644 S/cm, which is about three times of the ionic conductivity of the pure QCS-PVA membrane (0.022 S/cm) at room temperature, indicating the potential application of these composite membranes in fuel cells.

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    引证文献
引用本文

赵舒俊, 刘 赛, 常 和, 刘 海, 郑根稳, 文 胜, 龚春丽.基于季铵化壳聚糖-聚乙烯醇互穿网络型复合碱性聚电解质膜[J].高分子材料科学与工程,2018,34(1):137-142.

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  • 在线发布日期: 2018-01-20
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