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TMAH改性PVDF一步接枝PSBMA质子交换膜的制备与性能
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]内蒙古科技大学化学与化工学院,包头014010, [2]内蒙古科技大学材料与冶金学院,包头014010
  • 相关基金:国家自然科学基金(51474133); 内蒙古自治区自然科学基金(2013MS0210); 内蒙古科技大学大学生科技创新基金(2014073)资助项目
中文摘要:

使用四甲基氢氧化铵(TMAH)液相改性聚偏氟乙烯(PVDF),以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,一步将磺酸基甲基丙烯酸甲酯(SBMA)接枝到改性的PVDF上,制备了聚偏氟乙烯接枝聚磺酸基甲基丙烯酸甲酯(PVDFg-PSBMA)质子交换膜.利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱和扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDX)分析了膜的结构、形貌及硫元素分布情况.同时研究了不同质量分数的TMAH甲醇溶液对PVDF-g-PSBMA膜电导率和甲醇渗透率的影响.结果表明,TMAH使PVDF脱去HF产生碳碳双键且SBMA成功接枝到改性的PVDF骨架上,硫元素在膜内外分布均匀;PVDF-g-PSBMA膜的电导率和甲醇渗透率随TMAH在甲醇中质量分数的增多而增大,TMAH质量分数为20%的膜的质子电导率在20℃下达到0.0892 S cm–1,常温下的甲醇渗透率为4.04×10^-7cm^2 s^-1;热重分析(TGA)表明,膜的热稳定性良好,耐热温度高达270℃.该膜作为电解质材料的直接甲醇燃料电池(DMFC)的最大功率密度达到17.06·m W cm^-2.

英文摘要:

Poly(vinylidene fluoride)-graft-poly(sulfobetaine methacrylate)(PVDF-g-PSBMA) proton exchange membranes were synthesized via single-step grafting sulfobetaine methacrylate(SBMA) onto PVDF. Benzoyl peroxide(BPO) was the initiator, and the PVDF was initially modified by tetramethylammonium hydroxide(TMAH) in the liquid phase. Microstructure morphologies and sulfur distributions in the membrane were characterized by Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy and scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy(SEM-EDX), respectively. The PVDF formed C=C double bonds following dehydrofluorination by TMAH. SBMA was grafted onto the modified PVDF backbones, forming a homogeneous sulfur distribution in the interior and exterior of the membrane. Proton conductivities and methanol permeabilities of PVDF-g-PSBMA membranes increased with the increasing of the TMAH mass fraction in methanol. When the mass fraction was 20%, the proton conductivity of the membrane was 0.0892 S·cm–1 at20 ℃, and the methanol permeability was 4.04 ×10^-7cm^2 s^-1 at ambient temperature, respectively. The membrane exhibited good thermal stability up to 270 ℃, as verified by thermogravimetric analysis(TGA). With this membrane, the peak power density of a direct methanol fuel cell(DMFC) was 17.06 mW·cm^-2.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 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),英国科学文摘数据库,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)
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