ATRP法制备侧链型聚醚醚酮阴离子交换膜

以二氟二苯甲酮、双酚A和邻甲基氢醌单体缩聚合成聚醚醚酮(PEEK)作为基膜材料.PEEK经修饰改性合成带有异丙基溴端基PEEK,以此为原子转移自由基聚合(ATRP)大分子引发剂,通过ATRP法在PEEK主链上接枝引入聚甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯(DMAEMA)侧链,得到梳状PEEK接枝聚合物(PEEK-gDMAEMA).用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(1H-NMR)、热重分析(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对PEEK-g-DMAEMA的结构进行表征.实验结果表明,甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯被成功地接枝在聚醚醚酮主链上,PEEK-g-DMAEMA膜具有明显的亲水疏水微相分离形貌,叔胺基团相互聚集成形成离子通道.接枝聚合反应10 h,PEEK-g-DMAEMA膜的离子交换容量为2.07 mmol·g-1,以此膜为电解槽隔膜,2 h的OH-离子透过率达0.15 mol·L-1,说明PEEK-g-DMAEMA膜具有良好的离子交换能力.     

磺化双酚芴型聚醚醚酮质子交换膜的制备及其在钒流电池中的应用

以双酚芴为结构单元合成双酚型聚醚醚酮聚合物,聚醚醚酮经浓硫酸磺化在双酚芴结构单元中引入磺化基团制备出聚醚醚酮质子交换膜(SF-PEEK)。 用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)、热重分析(TG)、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对聚醚醚酮质子交换膜的结构进行表征。 结果表明,磺酸基团被成功地在聚醚醚酮侧基上,SF-PEEK膜具有明显的亲水疏水微相分离形貌,磺酸基团相互聚集成形成离子通道。 SF-PEEK膜离子交换容量(IEC)达到1.97 mmol/g时,其电导率达到4.15×10^-2 S/cm,略低于Nafion117膜的5.67×10^-2 S/cm,但其钒离子渗透率仅为Nafion117膜的20.1%,表现出极好的离子选择性。 在钒流电池测试中,SF-PEEK膜在不同电流密度下库伦效率均高于Nafion117膜,其中IEC为1.97 mmol/g的SF80-PEEK608(80为SF的物质的量分数,608为60 ℃反应8 h)库伦效率在电流密度为40 mA/cm²时达到最大值80.9%,高于Nafion117膜的78.8%。 在自放电测试中,以SF80-PEEK608膜组装的电池的自放电时间为90 h,高于Nafion117膜的57 h。