氧化石墨烯/磺化聚苯并咪唑高温质子交换膜的制备和表征

摘要：

通过共混法和原位聚合法成功制备氧化石墨烯(GO)/磺化聚苯并咪唑(SPBI)质子交换复合膜.用FTIR及TEM表征了复合膜的结构,并测试了复合膜的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性、含水率、酸掺杂率、氧化稳定性及质子电导率,重点考察不同制备方法、GO的加入对GO/SPBI质子交换复合膜结构和性能的影响.实验结果表明,GO在Y-GO/SPBI-1％复合膜中呈薄片状并良好分散.添加GO后复合膜的力学性能大幅提高,拉伸强度相较于Nation 117膜(26.65MPa)提高了2.5倍.Y-GO/SPBI-1％复合膜热稳定性稍高于G-GO/SPBI-1％复合膜.Y-GO/SPBI-1％复合膜拥有与SPBI膜相当的含水率,比G-GO/SPBI-1％复合膜的含水率提高了51.36％,表明原位聚合法制备的膜具有良好的保水能力.原位聚合法制备的复合膜具有更高的酸掺杂率和更低的酸溶胀度,提高了膜的尺寸稳定性.Y-GO/SPBI-1％质子交换复合膜在相对湿度40％、160℃下具有最高的质子电导率0.113S/cm.GO上的含氧官能团有助于复合膜中质子的跳跃,原位聚合法使GO更均匀地分散在SPBI基质中,对复合膜质子电导率的提高起到关键作用.

关键词：氧化石墨烯、磺化聚苯并咪唑、原位聚合法、质子电导率、高温质子交换膜

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分类号：TM911.4

资助基金：国家自然科学基金21306012;江苏省绿色催化材料与技术实验室开放课题BM2012110;江苏省高校优势学科建设项目;江苏省产学研前瞻性联合研究项目BY2016029-01;常州大学先进催化与绿色制造协同创新中心支持项目

在线出版日期：2019-03-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：4758-4764