催化劑對原位生成SiO-,2-粒子的結(jié)構(gòu)及（PEO）-,8-LiClO-,4--SiO-,2-復(fù)合物膜性能的影響.pdf

1、本文首先以無機(jī)納米填料SiO<,2>粒子在(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>復(fù)合物中的生長過程為研究對象，重點(diǎn)研究聚合物與鋰鹽對TEOS水解反應(yīng)與SiO<,2>粒子生長的影響。同時(shí)通過改變TEOS水解反應(yīng)條件，如催化劑種類、溶劑與水的用量等，制備系列SiO<,2>2溶膠樣品和PEO/SiO<,2>、(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>等聚合物/SiO<,2>復(fù)合材料樣品。采用紫外-可見光分光光度計(jì)、透射

2、電鏡(TIEM)、原子力顯微鏡(AFM)等手段，對所得樣品進(jìn)行了表征與分析，通過這些方面的分析探討了原位生成SiO<,2>的機(jī)理。本文同時(shí)研究了原位生成SiO<,2>粒子的結(jié)構(gòu)對(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>復(fù)合物性能的影響，通過酸、堿催化兩種方式控制TEOS水解原位生成SiO<,2>粒子，制備(PEO)<,8>LilO<,4>-SiO<,2>復(fù)合物。采用差掃描量熱(DSC)、X-射線衍射(XRD)、交流阻抗等測試

3、技術(shù)對所制備(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>復(fù)合物的結(jié)晶行為和離子導(dǎo)電性能等進(jìn)行了表征，同時(shí)測定了(PEO)sLiClO<,4>-SiO<,2>復(fù)合物膜的氣敏響應(yīng)性和表面性質(zhì)。 紫外-可見光測試結(jié)果表明，酸催化體系下TEOS水解生成的溶膠比堿催化體系下TEOS水解生成的溶膠穩(wěn)定。TEM分析表明，在TEOS水解體系，SiO<,2>的顆?？臻g分布比較均勻，但粒徑分布較寬，平均粒徑約為35nm，且形狀不甚規(guī)則，部分

4、粒子間發(fā)生了團(tuán)聚；PEO/SiO<,2>體系中，PEO包覆在SiO<,2>粒子的表面，SiO<,2>約粒徑約為100nm，形成了核．殼式有機(jī)．無機(jī)復(fù)合材料。 添加了鋰鹽的有機(jī)．無機(jī)復(fù)合物體系中，AFM結(jié)果表明，酸催化(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>膜表面有均勻分布的SiO<,2>粒子，SiO<,2>粒子與PEO/LiClO<,4>基體結(jié)合緊密，凸起的高度僅為18.8nm；堿催化(PEO)<,8>LiClO<,

5、4>-SiO<,2>膜表面的SiO<,2>粒子較凸出，凸起的高度為80.5nm。TEM結(jié)果表明，酸、堿催化條件下生成的SiO<,2>粒子粒徑都在50～100nm之間，且分布都比較均勻。堿催化條件下生成的SiO<,2>粒子為圓球形，且界面過渡層比較明顯；酸催化條件下生成的Si02粒子形狀不規(guī)則，不存在明顯的界面過渡層。AFM和TEM的結(jié)果都表明酸催化條件下的SiO<,2>粒子與聚合物基體的相容性比堿催化條件下的好。 DSC與XRD

6、分析表明，酸催化(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>和堿催化(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>中PEO的結(jié)晶度分別為8.6﹪和10.2﹪，說明添加無機(jī)粒子SiO<,2>具有抑制聚合物電解質(zhì)體系結(jié)晶的作用。通過交流阻抗譜圖計(jì)算得電導(dǎo)率結(jié)果表明，酸催化(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>和堿催化(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率隨著SiO<,2>含量的增加先

7、不斷增大，當(dāng)SiO<,2>含量達(dá)到10wt﹪時(shí)，兩體系的電導(dǎo)率均達(dá)到最大值，繼續(xù)增加SiO<,2>含量，電導(dǎo)率反而減小。當(dāng)SiO<,2>含量為10wt﹪時(shí)，酸催化(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>和堿催化(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>在30℃時(shí)的電導(dǎo)率分別為2.2×10<'-5>S·cm<'-1>和1.1×10<'-5>S·cm<'-1>。氣敏性測試結(jié)果表明，酸催化(PEO)<,8>LiClO<,

8、4>-SiO<,2>復(fù)合物膜在空氣中的響應(yīng)電阻為717.1KΩ，在乙醇中的響應(yīng)電阻為508.1KΩ；堿催化(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>復(fù)合物膜在空氣中的響應(yīng)電阻為2792.1KΩ，在乙醇中的響應(yīng)電阻為796.6KΩ。本體電阻越小，電導(dǎo)率越高，酸催化的電導(dǎo)率比堿催化的高，這與電導(dǎo)率測試的結(jié)果一致。接觸角測試的結(jié)果表明，(PEO)<,8>LiClO<,4>-SiO<,2>復(fù)合物膜的表面能與(PEO)<,8>LiClO