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溶胶—凝胶法制备杂化固体聚合物电解质P(AN-MMA)/SiO_2的研究

作　者: 刘晓涛
导　师: 王华林
学　校: 合肥工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 杂化固体聚合物电解质 P（AN-MMA）/SiO2 溶胶-凝胶法 离子电导率
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


论文研究了杂化固体聚合物电解质P（AN-MMA）/SiO2的制备及其电导性。基于溶胶凝胶法,以正硅酸乙酯（TEOS）、丙烯腈（AN）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）为原料,KH570为硅烷偶联剂,制备了P（AN-MMA）/SiO2杂化材料,研究了制备P（AN-MMA）/SiO2的最佳制备条件,并通过FT-IR、XPS、DSC、XRD等测试手段对所相关产物进行表征。结果显示,SiO2与P（AN-MMA）基质间以Si-O-Si键结合,相容性良好。与纯P（AN-MMA）材料相比,P（AN-MMA）/SiO2杂化材料仍为无定形聚合物,但是其玻璃化温度有所提高,并随着硅含量的增加而增高,这都对电解质的电导率的提高有所帮助。在P（AN-MMA）/SiO2杂化材料中加入LiClO4,通过交流阻抗分析,P（AN-MMA）/SiO2杂化固体聚合物电解质在室温下的电导率在10-3-10-4S·cm-1数量级,室温下的离子电导率随SiO2或掺杂的LiClO4的增加而增大,但SiO2含量或LiClO4掺杂量超过一定数值时,离子电导率反而下降。通过电化学窗口等测试方法对电解质的性能进行测试,结果显示P（AN-MMA）/SiO2杂化固体聚合物电解质性能满足锂离子电池的需要。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-12
第一章 绪论  12-24
  1.1 引言  12
  1.2 固体聚合物电解质的结构及性能  12-13
  1.3 导电机制  13-15
  1.4 新型固体聚合物电解质  15-17
    1.4.1 高分子凝胶电解质  15
    1.4.2 两相高分子电解质  15
    1.4.3 高盐聚合物电解质  15-16
    1.4.4 有机/无机纳米复合型固体电解质  16-17
    1.4.5 网络聚合物电解质  17
  1.5 提高固体聚合物导电性能的途径  17-20
    1.5.1 改变聚合物基质种类  17
    1.5.2 共聚  17-18
    1.5.3 接枝  18
    1.5.4 交联  18-19
    1.5.5 共混  19-20
    1.5.6 与无机材料复合体系  20
    1.5.7 超支化  20
  1.6 固体聚合物电解质的应用  20-23
    1.6.1 废水处理  21
    1.6.2 电化学合成  21-22
    1.6.3 质子交换膜燃料电池  22
    1.6.4 分离  22
    1.6.5 传感器  22-23
    1.6.6 水电解  23
  1.7 本研究目的及主要内容  23-24
第二章 P(AN-MMA)/SIO_2的制备与表征  24-38
  2.1 引言  24-25
  2.2 实验部分  25-28
    2.2.1 实验试剂  25-26
    2.2.2 实验仪器  26
    2.2.3 实验步骤  26-27
      2.2.3.1 单体的预处理  26
      2.2.3.2 硅溶胶的制备  26-27
      2.2.3.3 P(AN-MMA)/SiO_2 杂化材料的制备  27
    2.2.4 样品的表征  27-28
      2.2.4.1 红外光谱(FT-IR)  27
      2.2.4.2 差示扫描量热(DSC)  27-28
      2.2.4.3 X-射线衍射扫描(XRD)  28
      2.2.4.4 光电子能谱(XPS)  28
  2.3 结果与讨论  28-36
    2.3.1 P(AN-MMA)/SiO_2 有机无机杂化机理  28-29
    2.3.2 杂化反应条件的选择  29-33
      2.3.2.1 丙烯腈与甲基丙烯酸甲酯的配比  29-30
      2.3.2.2 引发剂  30
      2.3.2.3 共溶剂  30-31
      2.3.2.4 硅溶胶的含量  31-32
      2.3.2.5 反应温度  32
      2.3.2.6 反应时间  32-33
    2.3.3 傅立叶红外光谱（FT-IR）分析  33
    2.3.4 全扫描光电子能谱（XPS）分析  33-35
    2.3.5 差示扫描量热（DSC）分析  35-36
    2.3.6 X-射线衍射扫描（XRD）分析  36
  2.4 本章小节  36-38
第三章 P(AN-MMA)/SIO_2杂化固体聚合物电解质电导率的研究  38-50
  3.1 引言  38-39
  3.2 实验部分  39-41
    3.2.1 试验试剂  39
    3.2.2 实验仪器  39
    3.2.3 杂化固体聚合物电解质P(AN-MMA)/SiO_2 的制备  39-40
    3.2.4 样品的表征  40-41
      3.2.4.1 交流阻抗分析原理  40
      3.2.4.2 样品电导率的测试  40-41
      3.2.4.3 电化学窗口  41
  3.3 结果与讨论  41-48
    3.3.1 杂化固体聚合物电解质电导率的计算原理  41
    3.3.2 杂化固体聚合物电解质电导率与SiO_2 含量的关系  41-43
    3.3.3 锂盐含量对固态聚合物电解质的离子电导率的影响  43-46
    3.3.4 杂化固态聚合物电解质与电极的界面稳定性  46
    3.3.5 杂化固体聚合物电解质的离子电导率的温度依赖性  46-47
    3.3.6 电化学窗口  47-48
  3.4 本章小结  48-50
第四章 结论与展望  50-52
  4.1 结论  50
  4.2 展望  50-52
参考文献  52-61
研究生阶段发表论文情况  61-62

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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 > 高聚物的化学性质
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