聚丙烯腈基聚合物电解质

详细介绍了锂离子电池用PAN（聚丙烯腈）基聚合物电解质的发展过程和制备方法，提出了PAN基凝胶型聚合物电解质所存在的主要问题，介绍了采用共聚和掺杂陶瓷材料对PAN的改性方法，并对聚合物电解质的离子传输机理作了初步探讨。     

聚丙烯腈在锂金属电池电解质中的应用

随着便携式电子设备、电动汽车和智能电网等快速发展,人们对高能量密度锂金属电池的关注日益增多。锂金属表面不均匀的剥落或沉积会导致锂枝晶生长,锂枝晶容易刺穿隔膜,存在引发电池短路的风险,而且高反应活性的锂金属会与电解液不断反应被消耗,生成不稳定的固体电解质界面（SEI）膜,造成不可逆的容量损失,因此兼顾高能量密度与高安全性是锂金属电池发展应用中亟需解决的关键科学问题。具有强吸电子基团（C≡N）的聚丙烯腈（PAN）聚合物与碳酸酯溶剂中C=O的相互作用能形成更稳定的SEI膜,PAN作为锂负极涂层还能抑制锂枝晶的生长;另外,PAN具有较低的最低未占据分子轨道、较高的电化学稳定性和较宽的电化学窗口,能作为锂金属电池的聚合物电解质,并匹配高电压正极,兼具高能量密度和高安全性,故PAN聚合物在锂金属电池的电解质中有着很大的应用潜力。本文从电解质的不同状态（液态、凝胶、固态）介绍了PAN聚合物在液态电解质中作为隔膜、锂负极保护层以及在凝胶电解质、固态电解质的最新研究成果,并对PAN聚合物在锂金属电池电解质中的发展趋势进行展望。     

胺功能化聚丙烯腈固相萃取法在线分离富集环境水体中铜和铅

采用聚丙烯腈为原料,以三乙烯四胺(TETA)为修饰基团,制备了一种新型胺功能化聚合物吸附材料。利用扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对聚合物材料的形貌结构进行表征。自制固相萃取小柱与电感耦合等离子体质谱技术相结合,建立了集分离、富集和测定于一体的在线快速分析方法。考察了溶液pH值、流速、体积及共存干扰离子对铜和铅分离富集效果的影响。结果表明,目标物在溶液pH=7、流速为5 mL/min、样品量为50 mL的条件下,仅需10 min即可实现高达95%的吸附率,并且不受环境水体中干扰离子的影响,铜和铅的动态吸附饱和容量分别为15.1和22.5 mg/g。在1 mL/min流速下,采用1%HNO₃溶液定量洗脱目标物,获得了较高的富集倍数。本方法对水中铜和铅的检出限(LOD)分别为1.7和2.5μg/L,相对标准偏差(RSD)小于3.5%。通过环境标准参考物质GSB07-3186-2014(水质铅和铜、镉、镍)验证了本方法的可行性和准确性。所制备的胺功能化聚丙烯腈材料具有价格低廉、环境友好、吸附效率高及可重复利用等优势,在线一体化方法操作简单、分...     

后处理对粒子填充PAN膜性能的影响

研究了拉伸和热处理工艺对PANSiO2平板膜的分离性能和热稳定性的影响。结果表明:拉伸和热处理的PANSiO2复合平板膜,具有较好的耐热性能。后处理的平板膜,能保持较高的通量,而截留率基本不变。     

原子转移自由基聚合法合成聚丙烯腈的研究进展

聚丙烯腈纤维是一种具有优良的化学和物理性能的高分子材料,高分子量、高等规度的聚丙烯腈(PAN)是合成高性能聚丙烯腈纤维的必要要求,原子转移自由基聚合法(ATRP)可以预先确定相对分子量且分散系数低,操作简单、反应条件温和,被广泛应用于聚丙烯腈的合成。本文介绍了原子转移自由基聚合的基本原理及其合成聚丙烯腈的研究概况,探讨了不同溶剂对聚合速率的影响、不同种类过渡金属催化剂及相关配体在聚合反应中的应用、引发剂的选择及分类。     

溴化交联聚丙烯腈的合成及其结构性能的研究

以丙烯腈为反应性单体,二乙烯苯为交联剂,甲苯为致孔剂,用悬浮聚合方法制得了一系列不同交联度和不同致孔剂含量的丙烯腈交联聚合物。然后与溴化氢反应进行化学修饰,得到溴化聚丙烯清,讨论了不同交联度和不同致孔剂用量对溴化程度的影响。     

分子筛型PAN-ACF制备及表面结构的XPS研究

以聚丙烯腈基活性炭纤维（PAN ACF）为原料,首次采用液相浸渍结合空气氧化的方 法,在较为温和的条件下改变原料的表面结构和孔隙结构,制备出具有分离N2/O2性能的分子 筛型PAN ACF.采用TGA DTA、电子天平及XPS技术分析表征了分子筛型PAN ACF的吸附性能 和表面结构.结果表明:浸渍煤焦油后的PAN ACF在100～400 ℃之间失重缓慢,是煤焦油中苯 环及杂环类化合物与纤维表面氧化接枝的过程;经350 ℃浸渍空气氧化ACF对N2/O2吸附量及 选择性均得到了显著提高,选择系数达到5.6;浸渍煤焦油的PAN ACF表面具有一定量的羟基 、醚基、羰基和羧基等含氧官能团,氧化过程中各类官能团含量发生改变,类石墨碳含量随浸 渍浓度增加而增大;浸渍氧化再炭化的结果使PAN ACF对N2/O2吸附选择性得到明显提高.     

激光散射法用于聚丙烯腈合成条件的探索

聚丙烯腈的合成方法和工艺直接影响PAN基碳纤维产品的性能,本文利用动静态激光散射法研究了溶液聚合反应中,不同引发剂用量制备的聚丙烯腈的重均分子量、流体力学直径以及粒子尺寸分布.得到随着引发剂用量增多,聚合反应得到的聚丙烯腈的重均分子量和粒子尺寸减小,而粒子尺寸分布变宽.分子量测试结果与凝胶渗透色谱法得到的数据趋势相吻合,该研究方法为高性能聚丙烯腈基碳纤维的制备工艺和实验条件制定提供了有效的依据.     

利用PNA添加剂来调控钙钛矿薄膜结晶和覆盖率实现高效太阳能电池

钙钛矿薄膜形貌的控制是一个提高太阳能电池能量转换效率的关键问题,而引入添加剂是解决这一问题的一种有效而简便的方法。利用聚丙烯腈（PNA）作为CH₃NH₃PbI₃前驱体溶液溶剂添加剂,通过其浓度可以调控钙钛矿薄膜结晶和表面的覆盖率。本文通过SEM、XRD以及UV-Vis研究了PNA掺杂CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜后的表面形貌、结晶度和光学性能的变化。结果表明,通过添加少量的PNA可以优化钙钛矿薄膜的性能,其强烈影响薄膜的结晶过程,有助于形成均匀连续的薄膜,减少针孔,从而增强了钙钛矿层的覆盖率和光吸收。当PNA 的含量为1%（质量分数）时,钙钛矿太阳能电池的各项性能最佳,能量转换效率达到了8.38%。与未加PNA 的电池效率（1.31%） 相比,提高了540%。这些结果表明,PNA可以有效调控钙钛矿薄膜的晶体生长和薄膜形貌,在钙钛矿太阳能电池的大规模生产过程中是一种可以改善钙钛矿薄膜质量的有效添加剂。     

电子辐照改性PAN/PEO基体凝胶电解质对染料敏化太阳电池性能的提高

采用电子束（EB）对聚丙烯腈/聚氧化乙烯（PAN/PEO）凝胶电解质进行了剂量为13～260 kGy的辐照, 并对辐照改性的电解质组装的染料敏化太阳电池(DSSC)进行了性能测量。 结果表明, 改性后的DSSC的光电转化效率比改性前的高; 并且随EB辐照剂量的增加, DSSC效率先迅速增加(0～65 kGy), 然后缓慢减小(65～130 kGy)直至趋于一个平衡值(130～260 kGy)。 提升DSSC效率的最佳辐照剂量为65 kGy, 此时效率提高了约36%。 对比DSSC短路电流、 开路电压和填充因子随辐照剂量的变化, 发现DSSC效率的提高主要是由短路电流的提高引起的。 测量表明, 辐照改性后的DSSC时间稳定性得到了改善, 并且辐照剂量越高, 稳定性的改善越明显。 In this work, PAN/PEO (polyacrylonitrile/polyethylene oxide) based gel electrolyte was irradiated by electron beam (EB) with dose from 13 to 260 kGy. Then, DSSC (dye sensitized solar cell) was fabricated by the irradiated electrolyte and characterized. The results show that the efficiency of the DSSC fabricated by irradiated electrolyte is promoted comparing with DSSC fabricated by un irradiated electrolyte. And with irradiation dose increasing, the DSSC efficiency increases rapidly at first (0～65 kGy), then, drops down slowly (65～130 kGy), finally trends to a stable value (130～260 kGy). It indicates that there is an optimal irradiation dose, at which the promotion of DSSC efficiency is the highest, approximate 36%. Observed from the change of short circuit current, open circuit voltage and fill factor, short circuit current promotion by EB irradiation is found to be the main reason of DSSC performance promotion. The time stability measurement of the DSSC indicates that EB irradiation on PAN/PEO electrolyte reduces the loss of efficiency and the limiting effects become more apparent as the irradiation dose increases.