基于阳离子交换基团的阴离子交换膜研究进展

近年来,阴离子交换膜燃料电池的发展受到了广泛关注。 开发具有碱稳定性能优异、电导率高的阴离子交换膜材料成为了研究的热点。 阴离子交换膜(AEM)主要由聚合物骨架和阳离子基团组成,除了聚合物骨架结构,离子交换基团是影响膜碱稳定性和电导率的重要因素,因此,设计离子基团是提高膜性能的重要手段之一。 本文综述了近年来功能基团分别为季铵、胍基、咪唑鎓盐、季鏻、金属配合物、N-螺环季铵盐、哌啶和吡咯等阳离子交换基团的AEM的研究进展,其中包括不同种类阳离子交换基团的AEM的结构,碱稳定性能和OH^-电导率,同时对于含有阳离子交换基团的AEM的结构设计进行了分析和展望。     

后官能化工艺制备侧链离子结构的部分氟化阴离子交换膜

以十氟联苯、双酚A低温聚合制备可高温官能化的聚合物主链,以3,5-二甲基苯酚为功能侧链,采用后官能化工艺制备了系列不同离子交换容量(IEC)值的含侧链苄基季铵基团的部分氟化阴离子交换膜.用GPC、1H-NMR、19F-NMR、IR、SASX等表征了膜的分子结构及聚集态结构,并且测试了膜的各种性能.结果表明,该系列部分氟化阴离子交换膜的分子主链线性好,官能度可控,具有明显的微相分离结构.部分氟化结构和微相分离的侧链离子结构极大的改善了膜的吸水溶胀性、电导率和化学稳定性.QFPAE-95膜具有最高的氢氧根离子电导率和适度吸水溶胀性,80oC时离子电导率和溶胀比分别达到108.6 m S cm-1和42.6%.QFPAE-55具有最大的拉伸强度,达到21.01 MPa.该系列膜还具有出色的碱稳定性,QFPAE-55膜在1 mol/L Na OH溶液中于60oC下浸泡20天后,其电导率和IEC值分别保持为原膜的82.3%和84.2%,有望作为新型阴离子交换膜并应用于碱性膜燃料电池.     

发光液晶高分子:分子构筑、结构与性能及其应用

发光液晶高分子结合了液晶高分子的有序性、稳定性、力学性能和发光分子的发光特性,有着广阔的应用前景。为了获得高效的发光液晶高分子,不同结构的发光液晶高分子被成功地设计与合成,包括主链型、侧链型、“甲壳”型发光液晶高分子、发光液晶高分子网络等。同时,分子结构、液晶相结构与光物理性质的关系也得到了相应的深入研究。本文总结了发光液晶高分子的最新研究进展,详细介绍了不同类型发光液晶高分子的分子结构设计合成、结构与性能、相关应用,并对其发展前景进行了展望。     

EVA、PVAc的水解行为与热稳定性研究

采用加速热水解、化学滴定法、红外光谱法、热重以及差示扫描量热法对比研究了聚醋酸乙烯酯(PVAc)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的水解动力学和热稳定性。结果表明:PVAc的水解速率是EVA的25~30倍,这是由于EVA分子结构中乙烯链的引入降低了酯基密度,与酯基相邻的双键的空间保护作用,使得EVA获得良好的水解稳定性,同时,也大大增加了分子结构的稳定性。PVAc粘结剂在长贮过程中容易发生降解,而EVA粘结剂可显著改善弹药的长贮失效.     

苯胺的化学聚合

本文研究了氧化剂浓度、聚合溶液酸浓度、苯胺浓度以及氧化剂种类对苯胺化学氧化聚合的影响.结果表明,聚合条件的改变强烈地影响聚合物收率、电导率以及分子结构.本文初步给出了合成具有较高电导率聚苯胺的实验条件范围.     

一种耐高温聚噻吩膜的电化学合成

聚噻吩及其衍生物具有高的电导率、良好的环境稳定性以及易于调控的分子链结构,因此一直受到人们的广泛关注．但是,这类材料的耐温性能较差,从而将影响其在有机电子器件中的应用．     

憎水性低共熔溶剂的合成及在萃取分离领域中的应用研究进展

综述了憎水性低共熔溶剂合成及应用的国内外研究状况。结合萜烯、季铵盐、长链脂肪酸和氯化胆碱等几大类憎水性DES的分子结构特点,比较并分析了氢键供体和氢键受体中不同官能团对亲脂性和憎水性的贡献。简述了不同系列憎水性DES的熔点、密度、粘度、折光率或电导率以及在水中的溶解性等理化性质特点。评述了不同系列憎水性DES在萃取水溶液中金属离子、农药和染料,植物中生物活性化合物以及分析化学中液-液微萃取制样等诸多萃取领域的应用技术状况和发展潜力。     

电磷光发光聚合物*

电致磷光材料可以同时利用单线态和三线态激子发光,具有较高的发光效率,受到人们广泛的关注。本文综述了近年来通过共价键将磷光配合物单元连接在高分子链上制备电磷光发光聚合物的研究进展。总结了主链型、侧链型以及超支化结构的电磷光发光聚合物的研究进展,评述了上述几类电磷光聚合物的发光性能与分子结构的关系。最后从电磷光发光聚合物的分子结构设计出发,在电磷光发光聚合物领域业已取得进展的基础上,分析了电磷光发光聚合物在电致发光领域应用中存在的一些问题,并展望了电磷光聚合物今后的发展方向。     

靶向G-四链体的小分子配体在癌症治疗中应用的研究进展

G-四链体是一类由Hoogsteen氢键维持稳定的,富含鸟嘌呤的DNA或RNA二级结构。人类基因组中存在大量潜在的形成G-四链体的序列,所形成的G-四链体结构能够调控基因组的稳定性、DNA复制和基因表达,其中包括很多与癌症相关基因。因此寻找能够诱导DNA的G富集区域形成G-四链体结构的配体,进而筛选潜在抗癌药物的先导化合物,已成为癌症治疗研究的热点之一。本文对近年来发现和设计的以G-四链体为靶点的小分子配体,按照靶向的G-四链体结构类型和配体的分子结构进行分类,综述了这类化合物在癌症治疗方面的研究进展,分析了相关靶向治疗存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

系列烷基芳基磺酸盐在水溶液中胶束化的焓-熵补偿现象

以表面张力法研究了系列烷基芳基磺酸盐在水溶液中胶束化的热力学性质,并考察了温度与分子结构对胶束化的影响.结果表明,烷基芳基磺酸盐在水溶液中胶束化是一个自发过程,主要来自熵驱动;随着温度升高,先有利于胶束化而后又不利于胶束化,且熵变对吉布斯自由能变的贡献有下降趋势,而焓变的贡献有增大趋势;胶束化存在焓-熵补偿现象,补偿温度Tc均在(306±2)K,基本不随烷基芳基磺酸盐的分子结构的改变而变化;随着芳环上短烷基链或长烷基链碳数的增加,胶束化能力和胶束的稳定性均提高,而随着芳环向长烷基链中间位置移动,胶束化能力和胶束的稳定性均下降.     

可溶性聚(o—,m—)甲苯胺

本文通过控制聚合和后处理条件,首次合成了可溶性聚(o-,m-)甲苯胺,用IR,NMR,VPO和元素分析等手段表征了可溶聚合物。结果表明,按两种方法制备的可溶与不溶聚合物具有相同的电导率和链结构。可溶聚合物主链中含有约28个单体单元,苯式(B)与醌式(Q)的比例约为3:1。并由可溶聚合物制备了自支撑膜,掺杂了的自支撑膜具有与粉末同样的电导率和环境稳定性。     

复合型季铵化聚醚砜碱性聚合物电解质膜的制备及性能

利用4,4?-二氟二苯砜(DFDPS)、9,9?-双(4-羟苯基)芴(BHPF)、2,2?-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)及4,4?-(六氟异丙叉)双酚(双酚AF)为原料,制备了2类具有不同主链刚性的聚醚砜材料.以聚醚砜及其氯甲基化产物按一定质量比采用溶液浇铸法,制备了2类新型共混阴离子交换膜,并避免了成膜过程中的相分离现象.在高分子主链上通过引入双酚芴(BQPAES系列)及双酚A(BQPES系列)结构调整主链的刚性,探讨了主链刚性对性能的影响;表征了共混膜的离子交换容量(IEC)、吸水及溶胀特性与离子电导率,并考察了它们的耐水解和耐碱稳定性.结果表明:2种聚合物相容性良好,共混膜质地均一,柔韧透明,吸水率和溶胀率适中,均随着温度的升高逐渐增加、随着聚醚砜含量增加逐渐减小;在90?C时,离子电导率最高达到89 m S/cm.经过沸水处理24 h后,均保持高机械强度,失重率低于5%;经2 mol/L的Na OH溶液30?C处理168~240 h后离子电导率仍可保持65%~80%.由于含双酚芴结构的高分子主链具有更高的刚性,在类似IEC条件下,BQPAES膜显示了比BQPES膜更好的尺寸稳定性和化学稳定性,同时维持了较高的电导率水平.由此表明,复合处理及适度提高高分子主链的刚性,有利于提高膜的性能.     

侧链磺化聚芳醚质子交换膜的研究进展

燃料电池是以氢气、甲醇等作为燃料的一种新型能量转化装置,其中质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）凭借其能量功率高、启动速度快和使用寿命长等优点已经在移动电源、潜艇和电动汽车等领域得到了广泛应用。质子交换膜（Proton Exchange Membrane, PEM）对PEMFC的性能影响最大,高效的PEMFC需要PEM具有高的质子电导率、良好的热稳定性和机械性能、低燃料渗透率以及优异的物理化学稳定性等。目前市面上多数使用的均是具有优异质子电导率的Nafion系列膜,但其存在制备困难、成本昂贵、质子电导率严重依赖湿度等缺点,在一定程度上限制了其发展。为了让PEM有更多的选择,科学家一直专注于使用新材料替代Nafion膜。近年来,科学家们模拟Nafion结构,通过合成各种侧链含磺酸基团的聚芳醚结构,使得亲水基团磺酸基和疏水基团之间形成微相分离结构,从而获得了一系列具有优异综合性能的PEM。本文将重点对侧链烷基磺化型、侧链磺化嵌段型、侧链局部密集磺化型、侧链磺化交联型和侧链磺化复合型这几种常见策略的合成方法及性能进行了综述,最后展望了侧链磺化聚芳醚在PEM领域的优势及发展前景。     

聚己内酯型超分散剂对磁浆流变行为和分散效果的影响

研究了磁性悬浮体（磁浆）的流变行为和分散稳定性，在磁浆中加入聚己内酯型超分散剂可显著降低体系的剪切粘度，提高分散体的稳定性，超分散剂的分散效果与溶化链分子量和锚固基团种类密切相关，当溶剂化链分子量为７００、锚固基团为氨基和羧基混合物，分子结构为“梳状”时，超分散剂的分散效果最佳。     

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.     

三链 DNA 的结构研究进展

本文重点介绍了三链ＤＮＡ的结构基础，实验研究以及分子结构模型理论研究的新进展。     

主链含偶氮电活性聚酰胺材料的合成与性质

社会的发展和科技的进步不断对材料提出新的要求,功能材料已经成为新的研究热点,因此设计和研究高分子材料的多功能一体化具有重要的科学和现实意义。作为功能高分子材料的一种,聚苯胺因具有原料廉价、制备简便、环境稳定性好等一系列优点,以及特殊的光学、电学、磁学性质等而成为最具应用潜力的导电高分子材料[1-4]。然而聚苯胺结构上的缺陷和不溶不熔的现象,阻碍了人们对聚苯胺的微观研究和加工应用[5,6]。苯胺齐聚物具有明确的分子结构和良好的溶解性,同时光学和电学性质与聚苯胺十分相似[7,8],基本具备了成为聚苯胺替代者的条件,仅由于缺乏良好的机械性能和环境稳定性而发展受到限制。因此我们从分子设计入手,采用氧化偶联聚合方法,将苯胺齐聚物链段和具有光致异构特性的偶氮苯基团同时引入到具有良好综合性能的聚酰胺主链中,制备出一种兼具光活性和电活性的多功能聚合物材料。     

马来酸酐—醋酸乙烯酯梳状聚合物单阳离子导体的制备及表征

马来酸酐－醋酸乙烯酯交替共聚物以聚乙二醇单醚醇解，得到带有不同长度的聚醚氧侧链的羧酸型梳状聚合物，其碱金属盐在加入适当增塑剂成膜后，可作为聚合物单阳离子导体，其结构以非晶态为主，具有较低的玻璃化转变温度及较好的热稳定性，增塑后的室温电导率最高可达１０－５Ｓ／ｃｍ．研究发现，适当增加侧链的长度有利于提高聚合物膜的离子电导率．此外，还详细探讨了增塑剂、阳离子半径、温度及外加频率等因素对电导率的影响．     

化学交联聚乙烯醇改性纤维素碱性阴离子交换复合膜的制备与性能

高稳定性碱性阴离子交换膜的制备已成为碱性固体电解质膜研究领域的一大热点.本文通过聚乙烯醇化学交联改性制备出了季铵化羟乙基乙氧基纤维素碱性阴离子交换膜（PVA/QHECE）.采用傅里叶变换红外（FTIR）光谱、热重（TG）分析、交流（AC）阻抗等方法考察了复合膜的分子结构、热稳定性、耐碱稳定性及离子电导率等性能.详尽考察了交联时间、交联剂含量、聚合物组成对成膜力学强度、含水率以及OH^-电导率的影响.实验结果表明:随着交联时间的增加,膜的溶胀率降低,力学强度随之增强,而离子电导率随膜含水率的降低没有发生明显变化,室温下OH^-的电导率在3.26×10^-4-4.44×10^-4S·cm^-1范围内变化.热重分析结果显示:掺入42.9%的QHECE时,膜的热分解温度达260℃.此外,将PVA/QHECE膜在6 mol·L^-4 KOH浓碱溶液中80℃浸渍处理168 h,膜的电导率从4.90×10^-4S·cm^-1提高到9.68×10^-4S·cm^-1,而膜的外观和力学强度以及含水率未发生明显变化,这一结果表明该膜具有很好的耐碱化学稳定性,有望作为一种新型的碱性燃料电池用离子交换膜.     

一种两性三元共聚物的合成

选用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为扩链剂,以丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为主单体,采用水溶液聚合方法合成了两性三元共聚物AM/AMPS/DMC;测定了共聚物的性能,并利用红外光谱研究了其分子结构.结果表明,所合成的共聚物具有良好的耐酸和高温稳定性,以及高抗剪切率.