电解质溶液组成对低分子量阴离子毛细管电泳分离的影响

研究了毛细管电泳间接紫外检测法测定低分子量阴离子时电解质溶液中背景电解质、电渗流改性剂、ｐＨ值、有机溶剂等对分离的影响；比较了铬酸根、邻苯二甲酸根、苯甲酸根３种背景离子对不同迁移率阴离子分离的影响，并对间接紫外检测的定量基础及灵敏度进行了讨论；考察了３种不同长链烷基三甲基季铵盐电渗流改性剂浓度对阴离子迁移时间和电渗迁移率的影响，结果表明电渗流的改性效果与烷基链的长度有关；ｐＨ影响阴离子的有效迁移率     

重氮树脂型聚离子复合物

高分子化合物沿分子链(主链和侧链)排列多量可离解基团(每个链节可有1～2个)称聚电解质或聚离子^[1]。聚电解质在水中可离解成两部分,若离解后,聚合物链带负电荷,称聚阴离子电解质或聚负离子;若带正电荷,称聚阳离子电解质或聚正离子。     

含硅氢键聚二硅氧烷/聚醚共混聚合物电解质 I. 离子电导率研究

首次采用新型有机硅聚合物——侧链含一半硅氢键的羟基封端聚二硅氧烷(PSEMH)与聚氧乙烯醚(PEO)作为基质, 通过溶液浇铸法制备了PEO-PSEMH-LiClO4全固态共混聚合物电解质膜. 交流阻抗谱实验测定结果表明PSEMH与PEO共混作为聚合物电解质的基质可以显著提高共混聚合物电解质的离子电导率. PSEMH含量为25%, O/Li＋为12∶1时, 共混聚合物电解质具有最大离子电导率2.7×10－5 S•cm－1 (28 ℃). PSEMH的引入一方面可以显著地抑制PEO的结晶性能, 另一方面PSEMH分子链节中的二硅醚氧原子与Li＋间具有配位作用, 且参与了共混聚合物电解质锂离子迁移运动.     

P(AA-DAC)两性聚电解质水凝胶的合成及性质

以丙烯酸(AA)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为单体, 采用水溶液聚合法制备了P(AA-DAC)聚电解质水凝胶. 采用红外光谱和核磁共振等方法对其结构进行了表征. 研究了不同组成比的聚电解质水凝胶在去离子水、不同pH值溶液以及不同离子强度盐溶液中的溶胀行为. 研究结果表明, 摩尔比为1∶1的聚电解质水凝胶表现出典型的两性聚电解质凝胶的溶胀行为. 离子强度对其溶胀行为有着显著影响, 在溶液离子强度较高时, 凝胶网络的溶胀主要受溶剂向凝胶内部扩散所控制, 满足Fick型扩散规律n≤0.5, 随着溶液离子强度的增加, 凝胶网络平衡含水量增加, 扩散系数增大.     

TiO2/P(VdF-HFP)杂化纤维微孔膜的制备及其电化学性能

用电纺法制备了TiO₂/P(VdF-HFP)(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)杂化纤维微孔膜, 用SEM观察了杂化纤维微孔膜的形貌, 并测算了这类由超细纤维相互搭接而形成的微孔膜的孔隙率. 这种微孔膜吸附LiPF₆/EC-DMC-EMC(碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯-碳酸甲乙酯)电解质溶液后得到凝胶聚合物电解质膜. 用电化学方法测试了聚合物电解质膜的离子电导率、锂离子迁移数等参数, 并研究了TiO₂纳米晶的掺入对聚合物电解质电化学性能的影响. 结果表明, TiO₂的掺入降低了P(VdF-HFP)聚合物基体的结晶度, 改善了凝胶聚合物电解质的低温电化学性能.     

脂肪族聚酯与高氯酸锂络合物的结构与导电性

本文通过酯交换反应合成了一系列脂肪族聚丁二酸酯,对他们的结构和性能作了表征。发现聚酯存在多晶现象,其熔点有奇偶性变化规律。探索了由此系列聚酯与高氯酸锂形成的固体电解质的结构和离子导电性。无机盐的加入提高了电解质的玻璃化温度但降低了聚酯的熔点及结晶度。聚酯电解质的晶体类似于聚酯,其无机盐主要溶解于聚酯的无定形区域。聚酯系列电解质的导电率也有偶奇效应,与熔点变化相反;熔点高的电解质导电率低,熔点低的电解质导电率高。电解质的导电率随温度改变而变化,在室温下电解质的导电率可达10~(-6)s/cm。高分子链上侧基的引入将大大降低电解质的导电性。     

含Gemini表面活性剂结构单元的新型两亲聚电解质的合成及聚集行为

分别将Gemini型单体1,3-双(二甲基十四烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷(14G)或1,3-双(二甲基十六烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷(16G)与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC, D)共聚合反应, 合成了新型含Gemini表面活性剂结构单元的两亲性阳离子聚电解质(D14G和D16G). 采用稳态荧光、电导、动态光散射及透射电镜等手段研究了这些聚电解质在水溶液中的聚集行为. 结果表明, 临界聚集浓度(CAC)随着Gemini型表面活性剂单元含量的增加而减小, 同时随着Gemini型表面活性剂单元中疏水碳链长度的增加而降低. 这些聚电解质在水溶液中同时存在分子内和分子间两种类型的聚集体, 而且碳链越长, 形成分子内聚集体的倾向越强. 随着Gemini表面活性剂单元含量的增加, D14G溶液中聚集体的流体动力学半径(Rh)也有所增大, 而D16G溶液中的聚集体的流体动力学半径(Rh) 却略有减小.     

表面“原位”聚离子复合修饰的乙烯-乙烯醇共聚物膜的结构

聚离子复合物(Polyionic complexes,PICs)是由聚正离子和聚负离子所构成的高度亲水的合成材料,可以通过不同聚离子的组合使其带有"净"电荷.因此,它具有优良的血液相容性.PIC透析膜对小分子电解质和低分子物质有很高的透过性[1],然而,在高含水状态下PIC离子键的水合使其强度明显降低,并且由于其只溶于一定组成的三组份屏蔽溶剂(Shielding solvent),因此,给加工制膜带来诸多不便.乙烯-乙烯醇共聚物(Ethylene-vinyl alcohol copolymer,EVAL)表现出一定的亲水性,并且高分子链中含疏水性链段,有一定的机械强度,是一种性能很好的成膜材料,由EVAL制成的膜已应用于血液过滤等领域[2].     

离子液体/凝胶聚合物电解质的制备及其与LiFePO_4的相容性

以1-甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐(EMIPF6)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))和六氟磷酸锂(LiPF6)为原料,采用溶液浇铸法制备了离子液体/凝胶聚合物电解质(ILGPE).通过循环伏安(CV)、计时电流法、恒流充放电、电化学阻抗法(EIS)研究了该电解质的离子传输特性以及与锂离子电池正极材料LiFePO4的相容性.结果表明,离子液体/凝胶聚合物电解质的室温电导率为1.650×10-3S·cm-1,电化学稳定窗口达到5.0V.在充放电循环过程中,电极表面形成的钝化膜改善了锂离子脱、嵌可逆性和电极/电解质的界面性质.     

MMA/MAh共聚物的合成及其凝胶聚合物电解质性能

从聚甲基丙烯酸甲酯型凝胶聚合物电解质存在的问题出发,设计制备一种甲基丙烯酸甲酯/共聚马来酸酐型凝胶聚合物电解质.采用溶液聚合法,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)、顺丁烯二酸酐(MAh)为单体,其MMA与MAh单体摩尔配比为1∶1,合成了P(MMA-co-MAh)共聚物;采用凝胶色谱(GPC)、傅立叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(MNR)、示差扫描量热法(DSC)、热失重分析(TGA)、X-射线衍射分析(XRD)对所合成共聚物的结构进行了表征.结果表明,合成的共聚物为无规非晶型聚合物,其数均分子量Mn为6.40×104,共聚物中MMA与MAh链段摩尔比大约为8∶1,热分解温度为300℃,玻璃化转变温度(Tg)为121.3℃.以P(MMA-co-MAh)共聚物为树脂基体,环状碳酸1,2-丙二酯(PC)为增塑剂,LiClO4为电解质盐,制备了凝胶聚合物电解质(GPE),当共聚物含量为45 wt%时,GPE具有好的成膜性,其室温离子电导率为3.0×10-5S/cm.     

锂电池中的凝胶聚合物电解质

锂电池目前在人们生活中已经得到广泛应用,但是传统的液体电解质沸点低且易泄漏,容易引起锂枝晶生长和安全问题。凝胶聚合物电解质(GPEs)的状态介于液态电解质和固态电解质之间,不仅可以作为电解质,还可以作为隔膜,这样可以减少液体电解质的泄漏以及改善固体电解质的界面电阻。本文综述了锂电池中制备不同类型的GPEs的方法,如溶液浇铸法、相转化法、原位聚合法、UV(紫外)固化法和静电纺丝法等,重点总结了不同纤维基的GPEs(聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-共六氟丙烯)(PVDF- HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)和聚间亚苯基间苯二甲酰胺(PMIA))在锂电池中的运用,并通过对不同基质的改性来改善电解质的离子电导率,阻碍锂枝晶的生长。最后,本文对锂电池中GPEs的未来发展前景进行了展望,讨论和提出的策略将为今后高性能锂电池的实际应用提供更多的途径。     

构建0D/1D Ag3PO4/TiO2S型异质结以实现高效光降解和析氧(英文)

化石燃料的大量使用使人类面临前所未有的能源枯竭与环境污染问题,因此,寻求和发展可持续能源与技术迫在眉睫.光催化过程利用催化剂捕获光子将太阳能转化成各种能源与化学品,是一种极具潜力的绿色可持续技术.理性设计高效的捕光材料与催化体系是实现高效太阳能利用与转化的有效策略.而光催化剂的效率主要受制于电荷分离效率低、氧化还原能力不足等缺陷.在众多提高光催化效率的策略中,异质结光催化剂的构建是解决以上问题的有效途径.与传统的Ⅱ型异质结光催化剂相比,阶梯(S)型异质结在氧化型和还原型半导体之间构筑了内建电场,动力学上加速了光生载流子的分离、迁移并且保留催化剂最高的氧化还原能力,成为一类极具应用潜力的异质结催化剂.本文通过简单的水热法将Ag3PO₄纳米颗粒原位生长在TiO₂纤维表面,制备了0D/1D Ag₃PO₄/TiO₂S型异质结.两者之间通过构筑紧密的界面接触有效降低了光生载流子的传输障碍,促进了界面电荷转移,从而在光催化产氧和光分解罗丹明B、苯酚和盐酸四环素方面表现出优异的活性和光稳定性...     

静电纺丝纳米纤维基凝胶聚合物电解质的研究进展

凝胶聚合物电解质(GPEs)可以解决传统电池的漏液问题和低能量密度问题,提高电池的安全性能,使电池轻便化,薄型化和外形多样化。静电纺丝技术可以控制纤维的直径和孔隙率,平衡GPEs离子电导率和力学性能,实现两者的共同提高,引起众多学者的研究兴趣。重点对聚偏氟乙烯(PVDF)电纺膜基凝胶聚合物电解质和聚丙烯腈(PAN)电纺膜基凝胶聚合物电解质的制备工艺和性能的研究进展进行了介绍,并对静电纺丝纳米纤维基凝胶聚合物电解质存在的问题和研究方向进行了探讨。     

聚3-甲基噻吩及聚3-己基噻吩修饰钛酸盐纳米管的光电化学性能研究

采用水热法制备了钛酸盐纳米管, 并将钛酸盐纳米管制备成纳米结构电极进行光电化学研究. 钛酸盐纳米管产生阳极光电流, 具有n-型半导体特性. 结果表明, 聚3-甲基噻吩[poly(3-methylthiophene), PMeT]、聚3-己基噻吩[poly(3-hexylthiophene), P3HT]修饰钛酸盐纳米管后产生的光电流均较纯钛酸盐纳米管的光电流高, 且使产生光电流的波长向长波区移动. 钛酸盐纳米管/PMeT、钛酸盐纳米管/P3HT的光电转换效率分别达11.40%, 0.91%(未校正光子损失). 钛酸盐纳米管/PMeT的光电转换效率较钛酸盐纳米管/P3HT的光电转换效率高10.5%. 钛酸盐纳米管/PMeT、钛酸盐纳米管/P3HT中存在p-n异质结, 在一定条件下p-n异质结的存在有利于光生电子/空穴的分离.     

关于聚电解质单链抗衡离子浓度径向分布的研究

采用单分子荧光显微统计光谱技术,通过将pH响应型荧光探针分子精确标记于聚苯乙烯磺酸钠分子链末端,并通过不同长度的多肽链调节分子链与探针分子间的距离,有效测量了聚苯乙烯磺酸钠单分子链的抗衡离子浓度的空间分布.实验结果清晰展示了聚电解质分子链的抗衡离子云结构,并确定了抗衡离子浓度随着距离分子链末端长度的不同而发生变化的规律,为描述聚电解质抗衡离子浓度的径向分布特征提供了实验信息.     

聚电解质溶液性质的研究 Ⅰ.在无外加盐存在下聚电解质溶液的粘性行为

实验测定了磺化聚砜钠盐在无外加盐存在下在二甲基甲酰胺溶液中的粘性行为,提出了一个新的经验公式: η_(sp)/C=D+A/(1+BC~n)用以描述聚电解质溶液的比浓粘度与浓度的依赖关系。利用经验式对我们及Fuoss等的实验数据进行处理时,所得结果是满意的。用“电粘滞效应”和聚离子链伸展效应对经验式进行了讨论。     

离子交联型聚合物的离子聚集形态研究进展

系统评述了离子含量、抗衡离子、离子基团、基体近程链结构(柔顺性、介电常数、基团空间位阻、支化、共价交联)、中和度、离子沿主链分布结构、环境条件(温度、溶剂、水分)及制备历史(熔融压制、溶液铸膜、再沉淀、高温退火)等对离子交联型聚合物(以下简称离聚物)的离子聚集形态(参与聚集离子比例、离子簇的形状、尺寸、聚集数、数密度、分布及内部配位结构)的影响。在此基础上,指出离子簇内部是否存在原子的有序排列、离聚物低温差示扫描量热(DSC)吸热峰的起源、现有离子跃迁理论的缺陷及基体远程链结构—分子量对离子簇形态的效应为当前亟待解决的离子聚集形态方面的四个基本问题。尤其对于离子跃迁理论的扩展与完善提出了建议:不仅要考虑离子相互作用强度这一结构因素,亦须涵盖离子簇聚集数(离子簇近围的链段紧密堆砌程度)及离子簇数密度(离子交联密度)这两个形态因素,如此才能合理诠释或预测离聚物的结构-性能关系。     

脂肪族聚脂与高氯酸锂络合物的结构与导电性

本文通过酯交换反应合成了一系列脂肪族聚丁二酸酯，对他们的结构和性能作了表征。发现聚酯存在多晶现象，其熔点有奇偶性变化规律。探索了由此系列聚酯与高氯酸锂形成的固体电解质的结构和离子导电性。无机盐的加入提高了电解质的玻璃化温度但降低了聚酯的熔点及结晶度。聚酯电解质的晶体类似于聚酯，其无机盐主要溶解于聚酯的无定形区域。聚酯系列电解质的导电率也有偶奇效应，与熔点变化相反；熔点高的电解质导电率低，熔点低的电解质导电率高。电解质的导电率随温度改变而变化，在室温下电解质的导电率可达10^-6s/cm。高分子链上侧基的引入将大大降低电解质的导电性。     

接枝型聚两性电解质CS-g-PLGA的合成及溶液性质

合成了以壳聚糖(CS)为主链、 聚(L-谷氨酸)(PLGA)为侧链的接枝型聚两性电解质CS-g-PLGA(CGA), 表征了其结构与组成, 探讨了pH值、 离子强度和离子种类等对CGA水溶液性质的影响. 研究发现, 随着溶液离子强度的增大, CGA的等电点(IEP)移向高pH值; 离子水化半径越大, 对CGA分子中相反电荷的屏蔽作用越弱, 对IEP的影响越小; CGA中氨基和羧基相对含量越接近, 对溶液离子强度的变化越敏感. 此外, CGA具有显著的pH响应性, 在酸性及碱性溶液中分别形成结构相反的聚集体. 在CS主链氨基含量相近的条件下, 聚集体的稳定性随PLGA链长的增加而提高. 酸性溶液中聚集体粒径取决于CS主链的电荷数; 碱性溶液中PLGA侧链越长则平均粒径越大.     

共轭聚电解质的合成及其溶液行为的研究

从对苯二酚出发,经过两步反应合成了中间体化合物1,4-二(3-磺酸钠丙氧基)-2,5-二溴苯,再在Pd催化剂作用下,使1,4-二(3-磺酸钠丙氧基)-2,5-二溴苯与对二炔苯发生Sonogashira偶合反应,合成了目标共轭聚电解质PPE-SO3-,讨论了反应路线与反应条件的选择对聚合物合成的影响.PPE-SO3-主链具有刚性棒状结构,侧链带有离子基团,通过测量其在DMSO溶液中的粘度,研究了其溶液行为.