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聚咪唑类离子液体聚合物电解质的研究

作　者: 杜秋亮
导　师: 傅相锴
学　校: 西南大学
专　业: 有机化学
关键词: 聚离子液体 聚合物电解质 离子电导率 电化学性质 引发剂浓度 侧基 电致变色器件
分类号: O631.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


自从Wright等发现聚合物体系的导电性之后,固态聚合物电解质(SPE)引起了极大的关注。SPEs具有优良的物理和电化学性能,比如良好的成膜性、无自由液体相、相对较高的离子电导率和较宽的电化学窗口,可以运用在各类电化学器件中,比如锂离子二次电池、电致变色器件、生物传感器等。最近,离子液体作为一种新颖的电解质也引起了广泛的关注。因为离子液体仅由离子组成,所以它一般具有较高的离子浓度、低的蒸汽压、高的离子电导率、优良的电化学和热稳定性。本文第二章用溶液聚合法制备了聚离子液体：聚[1-乙烯基-3-乙酸甲酯基咪唑二(三氟甲基磺酰亚胺)](PMVIm-TFSI)。PMVIm-TFSI和二(三氟甲基磺酰亚胺)锂(LiTFSI),将其与聚(甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯)[P(MMA-VAc)]共混制得了不同比例的聚合物电解质。核磁共振(1HNMR)、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(AC impedance)等测试结果表明PMVIm-TFSI掺杂到P(MMA-VAc)和LiTFSI组成的电解质中时其物理性能和电化学性能都得到了提高。该共混电解质(透过率≥90%)还可以运用到电致变色器件(ECD)导电离子材料中,也显示出了优良的电化学性能。此外,本文第三章还利用不同链长的酯基来修饰单体咪唑环,以不同质量浓度AIBN作为引发剂用溶液聚合的方法并通过和LiTFSI进行阴离子交换反应合成了一系列不同聚合度的聚离子液体。共混聚合物电解质是由聚离子液体、P(MMA-VAc)、LiTFSI共混制得,并通过相应的测试来研究了链长和聚合度对聚合物电解质电导率、热稳定性的影响。实验结果表明,聚离子液体的加入对电导率和热稳定性均有较大幅度的改善。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
1 绪论  7-25
  1.1 离子液体简介  7-12
    1.1.1 离子液体的研究进展与发展历史  7-8
    1.1.2 离子液体的组成及种类  8
    1.1.3 离子液体的性质  8-11
    1.1.4 离子液体的合成  11-12
  1.2 聚合物电解质概述  12-14
    1.2.1 聚合物电解质发展历程  12-13
    1.2.2 聚合物电解质分类  13-14
  1.3 离子液体型聚合物电解质  14-21
    1.3.1 离子液体型聚合物电解质的种类  14-20
    1.3.2 离子液体聚合物电解质的应用现状  20-21
  1.4 聚合物电解质的离子导电模型  21-22
  1.5 本论文的主要研究内容和设想  22-25
2 PMVIm-TFSI为基体的聚合物电解质研究  25-35
  2.1 引言  25
  2.2 实验部分  25-27
    2.2.1 实验原料及预处理  25-26
    2.2.2 聚合物电解质的表征  26
    2.2.3 聚合物电解质电导率的测定  26
    2.2.4 PMVIm-TFSI的制备  26-27
    2.2.5 P(MMA-VAc)共聚物的制备  27
    2.2.6 PMVmI-TFSI/P(MMA-AVe)/LITFSI共混SpE膜的制备  27
  2.3 结果与讨论  27-33
    2.3.1 PMVIm-TFSI的合成  27-28
    2.3.2 核磁共振氢谱分析  28
    2.3.3 红外光谱分析  28-29
    2.3.4 电导率分析  29-30
    2.3.5 TG-DSC分析  30-31
    2.3.6 XRD分析  31
    2.3.7 SEM分析  31-32
    2.3.8 电致变色器件(ECD)分析  32-33
  2.4 本章小节  33-35
3 聚离子液体结构对聚合物电解质性能的影响  35-51
  3.1 引言  35
  3.2 实验部分  35-38
    3.2.1 实验原料及预处理  35-36
    3.2.2 聚离子液体的制备  36-37
    3.2.3 共混聚合物电解质的制备  37-38
    3.2.4 测试方法  38
  3.3 结果和讨论  38-50
    3.3.1 离子导电机理  38-39
    3.3.2 离子液体和聚离子液体的合成  39
    3.3.3 核磁共振分析  39-41
    3.3.4 红外分析  41-42
    3.3.5 离子电导率分析  42-45
    3.3.6 热稳定性分析  45-47
    3.3.7 差示扫描量热法分析  47-48
    3.3.8 X-射线衍射分析  48
    3.3.9 扫描电镜分析  48-49
    3.3.10 电致变色器件性能  49-50
  3.4 本章小结  50-51
4 结论和展望  51-53
  4.1 结论  51-52
  4.2 展望  52-53
参考文献  53-61
本文中的一些图谱  61-71
致谢  71-73
硕士期间发表论文情况  73

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的物理性质 > 电学性质
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