2,3-二甲基-1-乙基咪唑磷酸二氫鹽離子液體的合成及復(fù)合膜的制備與性能研究.pdf

1、本論文以質(zhì)子交換膜(PEM)材料為研究?jī)?nèi)容,為了克服以Nafion膜為代表的商品化全氟磺酸型PEM在高于100℃工作時(shí),由于膜失水質(zhì)子傳導(dǎo)率顯著降低的缺點(diǎn),開發(fā)能在110℃以上使用的高溫質(zhì)子交換膜。而離子液體具有高離子電導(dǎo)率、不揮發(fā)、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高等特點(diǎn),使其能夠應(yīng)用于質(zhì)子交換膜中。
　　 本研究采用兩步法,以1,2-二甲基咪唑、溴代乙烷及磷酸二氫鉀為原料合成離子液體2,3-二甲基-1-乙基咪唑磷酸二氫鹽(DMEtImH

2、2PO4),通過紅外分析、差熱天平及電導(dǎo)率測(cè)定對(duì)DMEtImH2PO4的性能進(jìn)行表征。在200℃時(shí),DMEtImH2PO4的電導(dǎo)率為177.3 mS/cm。
　　 采用溶液澆注法,將DMEtImH2PO4與磺化聚醚醚酮(SPEEK)復(fù)合成膜。研究復(fù)合膜SPEEK/DMEtImH2PO4在80℃～170℃溫度范圍內(nèi)無水條件下的電導(dǎo)率及室溫下的機(jī)械性能。在170℃時(shí),SPEEK的磺化度為70％,DMEtImH2PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50

3、％的SPEEK/DMEtImH2PO4的電導(dǎo)率為8.33 mS/cm。在SPEEK(SD=70％)/DMEtImH2PO4復(fù)合膜中摻雜H3PO4,能提高復(fù)合膜電導(dǎo)率。在SPEEK/DMEtImH2PO4復(fù)合膜中摻雜分子篩ZSM-5,可提高室溫下的機(jī)械性能。當(dāng)ZSM-5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％時(shí),復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到18.03 MPa。摻雜了聚偏氟乙烯(PVDF)的SPEEK/PVDF/DMEtImH2PO4復(fù)合膜在高溫下的機(jī)械性能明顯提高,在