本文選題：質(zhì)子交換膜　切入點：雜多酸　出處：《材料導報》2017年01期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：作為含有多金屬氧酸Keggin分子構型的固體強酸,雜多酸(HPAs)具有優(yōu)異的吸水性、質(zhì)子傳導性(cp)、機械、熱及化學穩(wěn)定性。HPA摻雜陶瓷或聚合物質(zhì)子交換膜(PEMs)可以有效提高復合PEMs的親水性、cp、燃料阻隔性、機械、熱及化學穩(wěn)定性,同時顯著降低其cp及燃料阻隔性的溫度與濕度依賴性。當HPA摻雜陶瓷時,兩者之間的氫鍵作用導致HPA在基體中的流失率低、分散性強且摻雜量高,此時復合PEMs的cp(10~(-1) S/cm數(shù)量級)較基體PEMs(10~(-3)~10~(-2) S/cm)大幅升高;而當HPA摻雜磺化聚合物時,兩者之間的靜電排斥力造成HPA在基體中的流失率高、分散性差且摻雜量低,此時復合PEMs的cp(10~(-1) S/cm數(shù)量級)較基體PEMs(10~(-2)~10~(-1) S/cm)僅小幅升高。為了有效降低HPA在聚合物基體中的流失率,可以采用聚合物膜"三明治"狀包覆復合PEMs、鹽化HPA、改性基體或通過第三組分負載HPA以分別在HPA與基體或負載之間形成氫鍵或靜電引力等手段;對于HPA的負載改性,由于陶瓷或聚合物負載在基體中易團簇,相應地HPA在基體中的分散性與摻雜量并未提高。有時采用HPA與吸水性較強的磷酸共摻雜陶瓷基體或負載,以協(xié)同提高復合PEMs的cp,然而效果并不顯著。以上各種結構的HPA摻雜PEMs通常由溶液澆鑄法、自組裝法、溶膠-凝膠法及浸潤法等制備;不同方法往往相互關聯(lián),即制備過程可能涉及兩種或3種方法的耦合使用。改性HPA或其負載以顯著提高HPA在磺化聚合物基體中的分散性與摻雜量,借此構建全新、高效的質(zhì)子傳輸通道形態(tài)以實現(xiàn)復合PEMs的超高cp(100S/cm數(shù)量級),是今后PEMs技術的重點發(fā)展方向之一。
[Abstract]:As a solid acid containing polyoxometalates with Keggin molecular configuration of heteropoly acid (HPAs) has excellent water absorption, proton conductivity (CP), mechanical, thermal and chemical stability of.HPA doped ceramic or polymer proton exchange membrane (PEMs) can effectively improve the hydrophilicity of PEMs composite, CP, fuel barrier, mechanical, heat and the chemical stability, while significantly reducing the temperature and humidity of the CP and the fuel barrier dependence. When HPA doped ceramics, hydrogen bonding between the two lead HPA in the matrix and the loss rate of low, high dispersion and high doping concentration, CP composite PEMs the (10~ (-1) S/cm) compared with the matrix PEMs (10~ (-3) ~10~ (-2) S/cm) significantly increased; and when HPA doped sulfonated polymer, electrostatic repulsion between the two caused by HPA in the matrix of the high turnover rate, poor dispersion and low doping content, the composite PEMs CP (10~ (-1) S/cm) compared with the substrate (PEMs 10~ (-2) ~10~ (-1) S/cm) only slightly increased. In order to reduce HPA in the polymer matrix turnover rate, can use the "sandwich" shaped polymer film coated composite PEMs, salt HPA, modified matrix or by third components respectively in HPA and HPA to load or load matrix is formed between the hydrogen bonding or electrostatic attraction and other means; for HPA load modification, because the ceramic or polymer supported cluster in the matrix, the HPA dispersion in the matrix and the doping amount did not improve. Sometimes using HPA and strong water absorption Co doped phosphate ceramic matrix or a load, to enhance the composite PEMs CP. But the effect is not significant. The HPA doped PEMs structure more than usually by solution casting method, self-assembly method, sol-gel method and infiltration method preparation; different methods are often interrelated, i.e. the preparation process using the coupling may involve two or 3 methods. HPA or its load can significantly improve the dispersion and doping amount of HPA in sulfonated polymer matrix, so as to build a new and efficient proton transport channel form to achieve super high CP (100S/cm order of magnitude) of compound PEMs, which is one of the key directions of PEMs technology in the future.

【作者單位】： 湖北工業(yè)大學綠色輕工材料湖北省重點實驗室;綠色輕質(zhì)材料與加工湖北工業(yè)大學協(xié)同創(chuàng)新中心;湖北工業(yè)大學材料與化學工程學院;
【基金】：湖北省自然科學基金(2014CFA094) 人社部留學人員科技活動項目擇優(yōu)資助基金(人社廳函[2013]277號) 湖北工業(yè)大學博士科研啟動基金(BSQD14007)
【分類號】：TB383.2;TM911.4

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