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谈述阴离子基于咪唑盐离子液体碱性阴离子交换膜与碳材料研制

收藏本文 2024-03-12 点赞:30907 浏览:135781 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:离子液体是指熔点低于100℃的室温熔融盐。由于其新颖的物理化学性质:电化学窗口宽、几乎不挥发、导电性高、热稳定性和化学稳定性良好、离子交换能力好等性质而被持续关注。另外,离子液体具有可设计性,可以通过简单地调整阴、阳离子组合或者嫁接适当的官能团,以而获得特定需要的离子液体。本论文主要探讨工作包括如下:(1)通过原位光引发苯乙烯、丙烯腈、咪唑盐[MVBIm][Cl]或季铵盐[TMVPMA][Cl]聚合制备了具有相同离子交换容量基于咪唑盐和季铵盐的碱性阴离子交换膜,并探讨了它们的吸水率、溶胀度、电导率、化学稳定性等性质。这两种膜均具有较高的电导率,在室温下都能达到10~(-2)S/cm。然而在碱溶液中浸泡1000小时后,季铵盐类碱性阴离子交换膜的电导率下降较多,咪唑盐类碱性阴离子交换膜的电导率下降较小。这是因为在碱性条件下,季铵盐类碱性阴离子交换膜溶液发生亲核取代反应而降解。(2)通过原位光引发苯乙烯、丙烯腈、双咪唑盐[ABMHM][Br]_2聚合,制备了新型基于双咪唑盐类阴离子交换膜,并探讨了其吸水率、溶胀度、离子交换容量、电导率、化学稳定性等物理化学性质。当膜中[ABMHM][Br]_2单体质量占40%时,所得聚合物膜电导率达2.0×10~(-2)S/cm,在60℃的1M KOH在碱性溶液中具有良好的化学稳定性。(3)通过高温碳化离子液体1-丁基-3-咪唑二氰胺盐,制备了氮掺杂介孔碳材料,并被用于制备超级电容器电极。碳化温度对碳材料的纳米结构和氮含量起着至关重要的作用。在6M KOH溶液中,电流密度为1A/g的条件下,该碳材料的比电容值最高能够达到210F/g。而且该碳材料具有良好的循环稳定性,充放电1000次以后,仍能够保留初始比电容值的95%。这些结果说明这种以离子液体制备而来的碳材料适合用作超级电容器电极的活性材料。关键词:离子液体论文燃料电池论文碱性阴离子交换膜论文氮掺杂论文超级电容器论文

    中文摘要4-5

    Abstract5-9

    第一章 绪论9-22

    1.1 离子液体9-10

    1.1.1 离子液体的定义9

    1.1.2 离子液体的进展9

    1.1.3 离子液体的组成9-10

    1.1.4 离子液体在能源领域中的运用10

    1.2 燃料电池10-16

    1.3 超级电容器16-21

    1.3.1 超级电容器的结构16-17

    1.3.2 超级电容器的基本原理17-18

    1.3.3 超级电容器的电极材料18

    1.3.4 碳材料的探讨进展18-21

    1.4 本论文的探讨内容设计21

    1.5 论文的革新之处21-22

    第二章 基于咪唑盐阳离子和季铵盐阳离子碱性阴离子交换膜的比较探讨22-32

    2.1 实验部分22-24

    2.1.1 实验试剂及仪器22-23

    2.1.2 实验步骤23-24

    2.2 表征策略24-26

    2.2.1 化合物结构表征24

    2.2.2 吸水率和溶胀度的测试24-25

    2.2.3 离子交换容量测试25

    2.2.4 电导率测试25-26

    2.3 结果与讨论26-31

    2.3.1 碱性阴离子交换膜的制备及表征26-29

    2.3.2 碱性阴离子交换膜的电化学表征29-31

    2.4 本章小结31-32

    第三章 基于双咪唑盐阳离子碱性阴离子交换膜的制备及表征32-43

    3.1 实验部分32-36

    3.1.1 实验试剂及仪器32-33

    3.1.2 实验步骤33-36

    3.2 表征策略36-38

    3.2.1 化合物结构表征36

    3.2.2 吸水率和溶胀度的测试36-37

    3.2.3 离子交换容量测试37

    3.2.4 电导率测试37-38

    3.3 结果与讨论38-42

    3.3.1 碱性阴离子交换膜的制备及表征38-41

    3.3.2 碱性阴离子交换膜的电化学表征41-42

    3.4 本章小结42-43

    第四章 基于离子液体的含氮多孔碳材料的制备及在超级电容器中的运用43-52

    4.1 实验部分43-45

    4.1.1 实验试剂及仪器43-44

    4.1.2 实验步骤44-45

    4.2 表征策略45-46

    4.2.1 化合物结构表征45-46

    4.2.2 碳材料的结构及元素表征46

    4.2.3 超级电容器电极的电化学表征46

    4.3 结果与讨论46-51

    4.3.1 氮掺杂多孔碳材料的表征46-49

    4.3.2 超级电容器电极的电化学表征49-51

    4.4 本章小结51-52

    第五章 总结与展望52-53

    5.1 总结52

    5.2 展望52-53

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