高稳定性化学交联聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮碱性固体电解质膜

碱性固体电解质膜的稳定性是影响其在电化学领域应用的一个重要因素.本文在前期研究工作的基础上,通过直接共混和化学交联修饰制备出了聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)碱性聚合物电解质膜.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和交流阻抗等方法详细考察了复合膜的分子结构、热稳定性、化学稳定性、氧化稳定性和尺寸稳定性.红外光谱结果表明,PVP成功地混入聚合物基体中,在1672cm-1处表现出来自于PVP第I带C襒O的强吸收峰.TGA结果表明,提高掺杂的KOH溶液浓度对PVA/PVP碱性膜的热稳定性没有明显影响.SEM分析结果表明,复合膜经高温、高浓度碱(80℃,10mol·L-1)处理后,其断面结构仍致密均匀,未出现类似小孔等膜降解情况,此时膜电导率(1.58×10-3S·cm-1)相比室温相同碱液时提高91.5%,表明PVA/PVP膜具有很好的耐碱化学稳定性.同时,PVA/PVP碱性膜表现出良好的抗氧化性,在60℃的3%和10%H2O2溶液中处理均没有观察到明显的质量损失,150h后仍能保持原膜质量的89%和85%.此外,由于膜内形成致密的内互交联网络结构,复合膜在水中800h之后也表现出很好的同向性和电导率稳定性.     

燃料电池用聚乙烯醇基碱性聚合物电解质膜的制备及其性能

通过在不同浓度KOH溶液中进行掺杂,制备出了聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)和聚乙烯醇/聚乙二醇二甲醚(PVA/PEGDE)碱性聚合物电解质膜详细考察了膜的外观形貌、微观结构、热稳定性、离子电导率和化学稳定性等.结果表明,PVA与PVP以及PEGDE具有很好的相容性,所制备的复合膜断面致密...     

聚乙烯醇/聚乙烯基吡咯烷酮共混体系的结晶行为

用DSC、WAXD和SAXS研究了聚乙烯醇(PVAl)/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)共混体系的结晶行为.PVAl的结晶度随PVP含量增加而减少,并存在结晶度为零的组成(PVAl)的重量分数约为50％.与纯PVAl相比,共混物的温度区间T_m-T_g减小,表明PVP对PVAl的结晶起抑制作用.共混物中PVAl的结晶速度下降,具体表现为PVAl过冷区随PVP含量增加而扩大,动力学速度常数减小,球晶增长速度下降.纯PVAl和共混体系的等温结晶速率均遵循Avrami方程.退火样品的长周期、片晶厚度和过渡层厚度大于相同组成未退火样品.两者长周期随PVP含量增长加显著增大,片晶厚度增长次之,过渡层厚度变化不大.     

聚乙烯吡咯烷酮基碘凝胶电解质的制备及在染料敏化太阳能电池中的应用

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚偏氟乙烯(PVDF)为凝胶剂, 以碘化锂和碘单质为碘源, 碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)为溶剂, 制备了染料敏化太阳能电池(DSSCs)用凝胶聚合物电解质(GPE). 使用拉曼光谱、 循环伏安曲线和交流阻抗谱等对GPE进行表征. 结果表明, 聚合物的配比与浓度及碘与碘化锂比例对该电解质性能有很大影响, 当聚合物质量分数为10%、 PVP与PVDF质量比为80∶20、 I₂浓度为0.042 mol/L且LiI与I₂摩尔比为30∶1时, 制备的GPE在室温下电导率达最大值(3.27 mS/cm). 使用该GPE组装的DSSCs在100 mW/cm²的模拟太阳光照射下, 开路电压为0.64 V, 短路电流为13.6 mA/cm², 填充因子为0.595, 能量转化效率为5.18%, 并在30 d内表现出了良好的稳定工作性能.     

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.     

阳离子型聚乙烯吡咯烷酮的制备及其负载RNA性能

将二甲基二烯丙基氯化铵（DADMAC）与乙烯吡咯烷酮（VP）共聚得到阳离子型的聚乙烯吡咯烷酮（CPVP）,并分别合成了聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAC）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）均聚物,用粘度法测定了三者的粘均相对分子质量,用红外光谱表征了其结构。 将合成的CPVP与核糖核酸（RNA）以不同比例混合,研究CPVP负载RNA的能力,并与PDADMAC及PVP的负载性能做比较。 结果发现,与PDADMAC及PVP相比,当CPVP与RNA按质量比2∶1混合时,形成的复合体纳米粒的平均粒径约为300 nm,分散度指数为0.0966,粒径分布较窄。     

用于燃料电池的聚乙烯醇/纤维素/聚乙二醇碱性阴离子交换复合膜的制备及性能

通过对聚乙烯醇(PVA)/季铵化羟乙基乙氧基纤维素(QHECE)共混膜进行聚乙二醇(PEG)聚塑化改性, 采用物理-化学交联联用法制备了PVA/QHECE/PEG碱性阴离子交换复合膜. 通过交流(AC)阻抗、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)、 热重分析(TGA)、 气相色谱(GC)和拉伸实验等手段考察了不同PEG添加量对膜的离子电导率、 分子结构、 微观形貌、 热稳定性、 力学强度、 甲醇渗透率和耐碱稳定性等性能. 结果表明, PEG的加入(除最小比例外)提高了膜的离子电导率和力学强度并使其柔韧性增大. 同时, 膜的热稳定性比未添加PEG时提高了40℃. 将PVA/QHECE/PEG膜在80℃, 6 mol/L KOH浓碱溶液中浸渍处理264 h, 膜的电导率从1.06×10^-3 S/cm提高到3.88×10^-3 S/cm, 而膜的外观和力学强度及含水率未发生明显变化, 表明该膜具有很好的耐碱化学稳定性. 此外, 以3 mol/L甲醇溶液为测试目标, 膜的甲醇渗透率<10^-7 cm²/s, 仅为商业用Nafion^®膜的1/20~1/40.     

聚乙烯吡咯烷酮动态涂敷毛细管电泳柱分离碱性蛋白质

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂对毛细管柱进行动态修饰,用于碱性蛋白分离。对4种碱性蛋白质进行分离,实验结果表明聚乙烯吡咯烷酮能够很好地抑制电渗流(EOF)及碱性蛋白在石英毛细管壁上的吸附作用。在pH4.0,PVP浓度(W/V)为0.4％时,EOF仅为1.35×10~(-9) m~2/V.s,平均柱效可达5×10~5理论塔板数/m。每次运行之间(n=6),天与天之间(n=6),迁移时间的相对标准偏差(RSD％)分别小于1％和3％,表明该动态涂敷方法具有良好的重现性和稳定性。另外,由于PVP的粘度较小,使得该方法操作方便、快捷。     

增塑剂对PVA碱性聚合物电解质电化学性能的影响

通过溶解―铸膜法制备聚乙烯醇(PVA)-KOH-H2O碱性聚合物电解质膜。向聚合物中添加增塑剂丙三醇(GROL)和碳酸丙烯酯(PC)来提高离子电导率。X射线晶体衍射分析(XRD)结果表明,添加增塑剂未改变聚合物的物相结构,薄膜仍主要为不定形态。差示扫描热分析(DSC)结果显示,添加增塑剂后聚合物电解质膜的玻璃化转变温度降低,促进了电解质膜向不定形态转变。电解质膜室温离子电导率随增塑剂添加而增大,增塑剂超过一定量后离子电导率开始下降。PC对提高离子电导率的作用优于GROL。循环伏安测试结果显示,电解质膜的电化学稳定性窗口随增塑剂的添加而有所变窄,但仍显示了较好的电化学稳定性。     

聚乙烯吡咯烷酮聚合物复合膜的制备及其性能研究——推荐一个研究型综合实验

介绍一个研究型综合实验——聚乙烯吡咯烷酮聚合物复合膜的制备与性能研究。该实验内容涉及高分子复合膜的制备和材料表征分析。实验采用聚乙烯吡咯烷酮为基体材料,通过与化学结构不同的聚合物共混复合,增强复合膜的尺寸稳定性和机械强度,随后表征了将其作为高温质子交换膜燃料电池用膜的物理化学性能。本实验包含聚合物共混、溶液浇铸法成膜、物理化学性能测试,涉及物理化学、高分子化学、有机化学、电化学、仪器分析等内容。通过实验学生可以了解燃料电池用高温质子交换膜这一科学前沿领域,拓宽知识面,激发探索精神和对科学研究的兴趣,有利于提升学生的动手操作能力、综合运用知识能力和创新精神。     

聚乙烯醇/纳米纤维素复合膜的渗透汽化性能及结构表征

将聚乙烯醇/纳米纤维素(PVA/NCC)复合膜应用于乙醇-水混合溶液的渗透汽化脱水过程,探讨了纳米纤维素对膜的溶胀性能、机械性能和渗透汽化性能的影响; 利用原子力显微镜(AFM)探测了纳米纤维素的形貌特征; 采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对膜结构...     

一种高电导率PVA聚合物电解质的制备与表征

A type of polymer-in-salt electrolyte composed of poly( vinyl alcohol), KOH and water was prepared by a solution casting method. X-ray diffraction proves that the high concentration of KOH in the electrolyte is in an amorphous state. The ionic conductivities of the PVA-KOH-H2O electrolytes increased as the concentration of KOH increased, and the alkaline electrolyte with PVA/KOH 1/3 (mass ratio) exhibited the highest ionic conductivity of 0. 15 S/cm at room temperature, as measured by electrochemical impedance spectroscopy. The temperature dependence of the conductivity is found to be in agreement with the Arrhenius equation. The potential stability window at the metal/electrolyte interface was of 1.4 V for the nickel electrode determined by cyclic voltammetry.     

用于燃料电池的季铵基团的PVA/PAADDA碱性聚合物电解质膜的制备及稳定性

通过聚合物共混法成功地制备出了具有化学交联结构的聚乙烯醇/二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺共聚物(PVA/PAADDA)碱性聚合物电解质膜。采用傅里叶红外分析（FTIR）、扫描电镜（SEM）、热重分析（TGA）和交流阻抗等方法详细考察了PVA/PAADDA膜的分子结构、微观形貌、热稳定性、耐碱稳定性、尺寸稳定性和电导率。红外分析结果表明,PAADDA成功地混入聚合物基体中。SEM分析结果表明,当m(PVA):m(PAADDA)=1:1时,膜可观察到明显的微相分离。TGA结果表明,混入PAADDA后膜的热稳定性没有明显降低,并且在210 oC之前能保持很好的热稳定性。PVA/PAADDA膜在经过高温、高浓度碱溶液（80 oC, 6 mol?L-1）处理后,仍表现出很好的耐碱稳定性。同时,由于膜内形成致密的内互交联网络结构,PVA/PAADDA膜在60 oC水中处理300 h后也能表现出优良的尺寸稳定性和电导率稳定性。此外,膜的甲醇吸收率随着温度的升高没有明显变化,90 oC时甲醇吸收率仅为同条件下Nafion115膜的1/5。     

聚丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合物-聚乙烯醇共混膜的制备及其渗透汽化性能

用原位聚合法制备聚丙烯酰胺/蒙脱土(PAM/MMT)纳米复合材料, 通过透射电镜研究了蒙脱土在聚丙烯酰胺基体中的形貌和分布. 结果表明, 蒙脱土以片层结构分布在聚合物基体中. 用超声波分散聚乙烯醇和聚丙烯酰胺-蒙脱土共混铸膜液制得共混膜, 用红外吸收光谱和扫描电镜研究了两者的相互作用和形貌. 考察了共混膜在异丙醇-水混合溶液中的溶胀吸附性能及共混比和蒙脱土含量对膜分离性能的影响, 结果显示, 聚乙烯醇膜中添加适量的蒙脱土纳米粒子可以大大改善膜的分离选择性.     

氯化镁增塑改性聚乙烯醇

以氯化镁为增塑剂, 采用流延法制备了增塑改性聚乙烯醇(PVA). 研究了氯化镁与PVA的相互作用以及氯化镁增塑改性PVA的结晶性能、 热性能和机械性能. 研究结果表明, 氯化镁能与PVA大分子发生较强的相互作用, 从而破坏PVA分子链内和链间的氢键, 降低PVA的结晶度. 氯化镁对PVA的热性能影响显著, PVA在加入氯化镁后的热分解过程由纯PVA的两段失重过程转变成三段失重过程. 氯化镁可有效增塑PVA, 其玻璃化转变温度降低, 拉伸强度下降, 断裂伸长率上升, 储能模量下降.     

High-performances membranes for pervaporation I. Poly(vinyl alcohol)–poly(N-vinyl pyrrolidone) blends

Dense membranes were prepared from poly(vinyl alcohol)–poly(N-vinyl pyrrolidone) (PVA–PVP) blends of different compositions and studied in swelling and dehydration by pervaporation of three organic solvents contaminated by 5 wt% water. The swelling generally increases with the PVP content. No extraction occurs in water–tetrahydrofuran (THF) and water–methyl ethyl ketone (MEK) mixtures. In ethanol containing 10 wt% of water, there is no extraction for blends containing less than 40 wt% PVP and an increasing extraction beyond this PVP content. The pervaporation flux of the water–ethanol mixture increases drastically at the same threshold whereas the water permselectivity falls to a low level. The values of the diffusion and permeability coefficients determined from transient permeation of the test water–ethanol mixture exhibit a similar sudden increase at the same PVP content threshold. This singular behavior of the blend membranes is interpreted by a strong affinity of the PVP component to ethanol, combined with a disappearance of crystallites in the blend at this threshold. Consequently the amorphous membrane can swell freely according to the affinity of the PVP component, leading to the observed behavior.     

聚乙烯醇/聚吡咯复合导电水凝胶应变传感器的制备及性能

以聚乙烯醇(PVA)为原料, 植酸(PA)和氨基-聚倍半硅氧烷(NH₂-POSS, NP)为交联剂, 通过冻融循环法制得PVA/PA/NP复合水凝胶, 再以其为模板, 通过吡咯的原位聚合制得PVA/PA/NP-PPy复合导电水凝胶, 克服了聚吡咯材料易脆、 疏水的特性, 进一步改善了水凝胶的导电性和灵敏性. 循环拉伸实验结果表明该水凝胶具有良好的自回复能力, 电导率高达7.53 S/m, 从I-V曲线可知其作为柔性可穿戴应变传感器的最高检测电流可达 9.029 mA, 灵敏度因子可达6.796, I-T曲线表明该传感器可以准确地通过电流信号变化来监测人体的各种微小运动.     

Poly(vinyl alcohol)/cellulose nanocrystal barrier membranes

In this study, barrier membranes were prepared from poly(vinyl alcohol) (PVOH) with different amounts of cellulose nanocrystals (CNXLs) as filler. Poly(acrylic acid) (PAA) was used as a crosslinking agent to provide water resistance to PVOH. The membranes were heat treated at various temperatures to optimize the crosslinking density. Heat treatment at 170 °C for 45 min resulted in membranes with improved water resistance without polymer degradation. Infrared spectroscopy indicated ester bond formation with heat treatment. Mechanical tests showed that membranes with 10% CNXLs/10% PAA/80% PVOH were synergistic and had the highest tensile strength, tensile modulus and toughness of all the membranes studied. Polarized optical microscopy showed agglomeration of CNXLs at filler loadings greater than 10%. Differential thermogravimetric analysis (DTGA) showed a highly synergistic effect with 10% CNXL/10% PAA/80% PVOH and supported the tensile test results.Transport properties were studied, including water vapor transport rate and the transport of trichloroethylene, a representative industrial toxic material. Water vapor transmission indicated that all the membranes allowed moisture to pass. However, moisture transport was reduced by the presence of both CNXLs and PAA crosslinking agent. A standard time lag diffusion test utilizing permeation cups was used to study the chemical barrier properties. The membranes containing ≥10% CNXLs or PAA showed significantly reduced flux compared to the control. The CNXLs were then modified by surface carboxylation in order to better understand the mechanism of transport reduction. While barrier performance improvements were minimal, the chemical modification improved the dispersion of the modified CNXLs which led to improved performance. Of special note was an increase in the initial degradation temperatures of both modified and unmodified systems, with the modified system showing an initial degradation temperature >100 °C higher than the cellulose alone. This may reflect more extensive crosslinking in the modified composite.     

聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的制备与表征

采用静电纺丝方法制备了聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维, 并用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)和振动磁力分析进行了表征, 探讨了复合物的结构及其性能.