燃料电池用聚合物质子交换膜的研究进展

质子交换膜（PEM）是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,具有隔绝阴阳极、提供质子传递通道和阻止燃料渗透的作用. 商业化应用的全氟磺酸PEM存在燃料渗透严重、高温条件下导电性差和成本高的问题,开发性能优良的聚合物PEM显得很有必要. 本文讨论了近年来聚合物PEM的研究进展,分别从聚合物的主链、支链和交联结构角度介绍了分子结构对薄膜相分离、质子导电性、稳定性和电池性能等性能的影响,并讨论了聚合物分子结构设计方面存在的问题,最后对燃料电池用聚合物PEM在未来的发展方向进行了展望.     

聚吡咯电化学制备实验的改进——一个开放式综合实验设计

聚吡咯作为一种具有特异光电性能的π-共轭类导电高分子,其制备实验也逐步走进大学课堂,成为融合化学、物理、材料等多个学科知识的代表性实验。项目组以本校“聚吡咯的电化学制备实验”为基础,将其从一个简单的任务式制备实验,改进成一个集制备条件自主选择以及导电性能表征为一体的综合性开放式实验：首先在三电极体系下进行电化学聚合,并以此为切入点,展开对聚合条件的开放式探索,然后使用循环伏安法对所得聚吡咯薄膜进行电致变色实验,最后测试其电导率并展开讨论和分析。本改进实验内容丰富,有助于学生综合技能的提升和科学思维的培养,更加贴合现代化学学科发展。     

Li-SGO掺杂半互穿网络型多孔单离子传导聚合物复合电解质的制备

本文成功制备了磺酸锂功能化石墨烯,通过原位聚合方式成功将其添加到单离子传导聚合物电解质中制备出磺酸锂功能化石墨烯改性半互穿网络型多孔单离子传导聚合物复合电解质。与未掺杂磺酸锂功能化石墨烯半互穿网络型多孔单离子传导聚合物电解质相比,该电解质具有更高的孔隙率、吸液率、机械拉伸强度和离子电导率。电化学测试结果表明,掺杂磺酸锂功能化石墨烯后,单离子传导聚合物电解质表现出与电极界面更好的相容性,组装的Li|LiFePO₄锂离子电池表现出良好的循环性能和更高的倍率性能。对氧化石墨烯磺酸锂功能化可应用于对单离子传导聚合物电解质的改性,有助于提升单离子传导聚合物电解质的综合性能,获得更高的电池性能。     

尿素法合成2-咪唑啉酮中水催化作用的DFT研究

尿素法合成2-咪唑啉酮可以在常压下进行,而以水作溶剂可以显著提高2-咪唑啉酮的产率.本文采用第一原理密度泛函理论(DFT)计算方法对水在反应中的催化作用进行了研究.对有水以及无水条件下反应的路径及反应活化能的对比研究分析表明,无论是生成中间体还是生成产物的过程,水在反应系统中都不仅是作溶剂,它还能起到帮助质子转移,显著降低反应的活化能的作用.     

锂金属电池用三维半互穿网络聚合物电解质的制备

锂金属电池作为下一代高比能量电池技术受到人们越来越广泛的关注。然而由锂枝晶生长引发的安全问题是锂金属电池商业化面临的最大挑战之一。具有高锂离子迁移数和离子电导率的聚合物电解质是抑制锂枝晶生长的重要策略之一。本文将季戊四醇四丙烯酸酯和自由基引发剂AIBN添加至商业化电解液中,采用具有单离子传导功能的多孔聚合物电解质为锂金属电池的电解质隔膜,通过在电池内部发生热诱导原位聚合制备三维半互穿网络单离子传导聚合物电解质,达到提高电解质隔膜离子电导率和机械拉伸性能,以及有效抑制锂枝晶生长的目的。通过该策略的实施,成功获得了室温离子电导率0.53 mS·cm^-1和锂离子迁移数0.65的良好结果。应用于锂金属电池,证明该电解质能够有效抑制锂枝晶的生长和倍率性能的提高,为锂金属电池的开发提供了良好的解决路径。