SPES-C/MIL-53（Al）-SO3H杂化质子交换膜的制备和性能

论文摘要

用水热合成法制备MIL-53（Al）,然后用后磺化法在其笼状结构中引入磺酸基团得到MIL-53（Al）-SO3H纳米级金属有机框架（MOF）多孔晶体材料,最后将MIL-53（Al）-SO3H掺杂到磺化酚酞侧基聚芳醚砜（SPES-C）高分子相中制备出一系列SPES-C/MIL-53（Al）-SO3H燃料电池用杂化质子交换膜（PEM）。扫描电镜观测结果表明,杂化质子交换膜内没有缺陷,MIL-53（Al）-SO3H在膜内分散均匀且两相的相容性好。热重分析结果证实,杂化膜具有优良的热稳定性。MIL-53（Al）-SO3H的加入,提高了杂化膜的吸水率、尺寸稳定性和质子传导率。在温度为80℃时填充量为5%（质量分数）的杂化膜其M-5的质子传导率达到0.15 S·cm-1,比纯SPES-C膜提高了32.5%且优于商用Nafion膜的质子传导率(0.134 S·cm-1)。

论文目录

• 1 实验方法
•   1.1 实验用材料
•   1.2 MIL-53（Al）和MIL-53（Al）-SO3H的制备
•   1.3 质子交换膜的制备
•   1.4 分析测试仪器
•   1.5 吸水率（WU）和溶胀度（SR）的测试
•   1.6 质子传导率（σ）的测试
• 2 实验结果和讨论
•   2.1 MIL-53（Al）和MIL-53（Al）-SO3H的表征
•     2.1.1 MIL-53（Al）和MIL-53（Al）-SO3H的元素分析和FTIR表征
•     2.1.2 MIL-53（Al）和MIL-53（Al）-SO3H的XRD表征
•     2.1.3 MIL-53（Al）和MIL-53（Al）-SO3H的SEM和粒度分布
•   2.2 质子交换膜的表征
•     2.2.1 SPES-C和杂化膜的SEM表征
•     2.2.2 SPES-C和杂化膜的TGA表征
•     2.2.3 SPES-C和杂化膜的力学性能
•   2.3 吸水率、溶胀度和质子传导率
•     2.3.1 SPES-C膜和杂化膜的吸水率
•     2.3.2 SPES-C膜和杂化膜的溶胀度
•     2.3.3 SPES-C膜和杂化膜的质子传导率
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 韩光鲁,陈哲,蔡立芳,田俊峰,张学波,马环环

关键词: 复合材料,质子交换膜,磺化酚酞侧基聚芳醚砜,磺化金属有机框架

来源: 材料研究学报 2019年09期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 无机化工,电力工业

单位: 郑州轻工业大学材料与化学工程学院

基金: 国家自然科学基金(21606211,21771166),河南省科技计划基础与前沿技术研究计划(152300410127),郑州轻工业学院博士科研基金(2014BSJJ056)~~

分类号: TM911.4

页码: 691-698

总页数: 8

文件大小: 8463K

下载量: 132