離子膜與金屬顆粒復(fù)合物的制備及性能研究.pdf

1、以國(guó)產(chǎn)全氟磺酸離子膜為基體，摻雜TiO2顆粒，利用溶膠-凝膠法和交聯(lián)法制備了用于燃料電池的復(fù)合質(zhì)子交換膜;使用FTIR、XRD和DMA法對(duì)其進(jìn)行了表征，同時(shí)用熱失重法考察了復(fù)合膜的耐溫性能，推導(dǎo)出了可能的熱降解動(dòng)力學(xué)方程及其機(jī)理;測(cè)試了復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率、離子交換當(dāng)量、溶脹率和吸水率。并測(cè)定了復(fù)合膜的抗氧化性能。
　　FTIR圖譜中在2953cm-1和1454cm-1處都出現(xiàn)了Ti-O鍵的強(qiáng)吸收峰，XRD譜圖中在2θ=14°處出現(xiàn)

2、了Ti-O鍵的強(qiáng)衍射峰;改性后復(fù)合膜的吸水率、溶脹率、離子交換能力和電導(dǎo)率有一定程度提高，復(fù)合膜在80℃的工作溫度下吸水率可達(dá)44.68％;改性前后復(fù)合膜的電導(dǎo)率分別為8.34×10-6S·cm-1和1.15×10-4S·cm-1。
　　通過200℃恒溫儲(chǔ)存、3％H2O2和1％芬頓試劑氧化試驗(yàn)，對(duì)原膜和TiO2復(fù)合膜抗氧化能力測(cè)定表明:其對(duì)膜分子鏈上-SO3-和C-O-C基團(tuán)的影響相近，對(duì)改性前后膜分子鏈中-CF2-基團(tuán)的影響較大

3、。
　　熱重分析結(jié)果表明:原膜的熱降解過程分為兩個(gè)階段，峰溫分別出現(xiàn)在350～400℃和470～530℃之間;而TiO2復(fù)合膜幾乎只有一個(gè)熱失重階段，其峰溫出現(xiàn)在490～550℃之間。當(dāng)分解率α＞8％，升溫速率β與分解率相同時(shí)，改性后膜的分解溫度和峰溫向高溫區(qū)移動(dòng)。
　　運(yùn)用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法、Starink法、Friedman法、Achar法與Coats-Redfern法對(duì)膜改性前后的

4、非等溫動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，得出了其熱降解動(dòng)力學(xué)參數(shù)和機(jī)理函數(shù)。改性前第一階段的熱降解過程受P1(Power Law)機(jī)理控制，表觀活化能E為145.16kJ·mol-1，指前因子A為1.79×1011min-1，機(jī)理函數(shù)f(α)和g(α)分別為1和α;第二階段的熱降解過程受3D(Z-L-T function)機(jī)理控制，表觀活化能E為187.19kJ·mol-1，指前因子A為3.33×1011min-1，機(jī)理函數(shù)f(α)和g(α)分別為