1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氫鹽離子液體與雜多酸的復(fù)合質(zhì)子導(dǎo)體的制備及性能研究.pdf

1、雜多酸(HPA)以其良好的熱穩(wěn)定性及質(zhì)子傳導(dǎo)性成為目前應(yīng)用最為廣泛的無機(jī)質(zhì)子導(dǎo)體之一。其中，磷鎢酸(PWA)，熱分解溫度可達(dá)500℃，室溫質(zhì)子傳導(dǎo)率可達(dá)10-1S/cm，由于雜多酸的質(zhì)子傳導(dǎo)率與結(jié)晶水的數(shù)量及周圍環(huán)境濕度密切相關(guān)，且易溶于水，限制了雜多酸作為電解質(zhì)在燃料電池中的應(yīng)用。而離子液體由于其高穩(wěn)定性和高的離子電導(dǎo)率等特殊性能，近年來被用于發(fā)展耐高溫質(zhì)子導(dǎo)體材料。
　　本文以N-甲基咪唑、氯代丁烷及純磷酸為原料合成質(zhì)子型離子

2、液體1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氫鹽([BMIM]H2PO4)，并通過機(jī)械研磨法制備了磷鎢酸(PWA)和硅鎢酸(SiWA)的系列質(zhì)子導(dǎo)體PWA/[BMIM]H2PO4及SiWA/[BMIM]H2PO4。采用紅外譜圖以及X-射線衍射和熱失重分析對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性的表征。雜多酸PWA及SiWA與離子液體之間均存在強(qiáng)烈的相互作用，復(fù)合質(zhì)子導(dǎo)體的熱分解溫度達(dá)到300℃，比原離子液體的熱分解溫度約高出100℃。在相同溫度下，復(fù)合質(zhì)子導(dǎo)體中離

3、子液體的含量越高電導(dǎo)率越大，并且在80℃～180℃非水條件下，隨著溫度的升高，電導(dǎo)率增加。其中，180℃下，PWA與[BMIM]H2PO4摩爾比為1∶5的質(zhì)子導(dǎo)體電導(dǎo)率最高可達(dá)到6.7×10-3S/cm。
　　通過在復(fù)合質(zhì)子導(dǎo)體中摻雜P2O5，明顯改善PWA/[BMIM]H2PO4的電導(dǎo)率。當(dāng)P2O5摻雜濃度為10wt％時(shí)，在180℃非水條件下，PWA/[BMIM]H2PO4/P2O5的電導(dǎo)率可達(dá)2.8×10-2S/cm，較未摻雜