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硫酸交联壳聚糖膜质子传导行为的研究
  • ISSN号:0567-7351
  • 期刊名称:《化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ028.8[化学工程]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100083
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.20403002)资助项目.
中文摘要:

制备了硫酸交联壳聚糖膜,通过研究其质子传导性能、力学性能、化学成分及结构变化,分析了硫酸与壳聚糖分子间的交联方式,并对质子传导机理进行了解析 。结果表明,硫酸交联可显著改善壳聚糖膜的质子传导能力与力学性能,这种改善作用在交联6h后趋于稳定,交联6h后的壳聚糖湿膜在室温下时质子传导率为0 .0472S·cm^-1,比未交联的壳聚糖膜提高5倍左右 。硫酸交联壳聚糖膜中的质子传导率与温度的关系符合Arrhenius定律,质子传导激活能为18kJ/mol,其传导机制应属于Grotthus机制 。硫酸对提高壳聚糖膜的质子传导能力主要有两方面的作用:(1)H2SO4可使壳聚糖分子中NH2质子化形成NH3^+ 。(2)处于两个氨基之间的SO4^2-在质子传递过程中起离子桥梁作用,参与以水分子为载体的质子传导过程,从而减小质子传导的阻力,提高了质子传导率 。

英文摘要:

The sulfuric acid crosslinked chitosan membrane was prepared for fuel cells. The proton conductivity, mechanical performance, infrared spectroscopy and elemental analysis were investigated. The interaction between sulfuric acid and the chitosan membrane was analyzed. Proton conductivity and mechanical performance were clearly enhanced by interaction, reaching a steady level after 6 h crosslinking. The 6 h crosslinked chitosan membrane showed the high proton conductivity of 0.0472 S-cm^-1 at room temperature under fully hydrated conditions, a 5-fold increase compared to the non-crosslinked chitosan membrane. And the mechanism for the proton conductivity of the crosslinked chitosan membrane was proposed. The relationship between conductivity and temperature accords with the law of Arrhenius and the activation energy of the proton conductivity in the crosslinked chitosan membranes is 18 kJ/mol corresponding to Grotthus mecha- nism. The contribution of the sulfuric acid to the proton conductivity improvement in the crosslinked chitosan membranes is as follows: the amino groups in the chitosan were protonated efficiently by sulfuric acid; SO4^2- located between the amino groups, and acted as the ionic bridge in the process of the proton conduction.

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期刊信息
  • 《化学学报》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院上海有机化学研究所
  • 主编:周其林
  • 地址:上海市零陵路345号
  • 邮编:200032
  • 邮箱:hxxb@sioc.ac.cn
  • 电话:021-54925085
  • 国际标准刊号:ISSN:0567-7351
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1320/O6
  • 邮发代号:4-209
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵“双高期刊”
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:28694