1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氫鹽離子液體與雜多酸的復合質子導體的制備及性能研究.pdf

1、雜多酸(HPA)以其良好的熱穩(wěn)定性及質子傳導性成為目前應用最為廣泛的無機質子導體之一。其中，磷鎢酸(PWA)，熱分解溫度可達500℃，室溫質子傳導率可達10-1S/cm，由于雜多酸的質子傳導率與結晶水的數(shù)量及周圍環(huán)境濕度密切相關，且易溶于水，限制了雜多酸作為電解質在燃料電池中的應用。而離子液體由于其高穩(wěn)定性和高的離子電導率等特殊性能，近年來被用于發(fā)展耐高溫質子導體材料。
　　本文以N-甲基咪唑、氯代丁烷及純磷酸為原料合成質子型離子

2、液體1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氫鹽([BMIM]H2PO4)，并通過機械研磨法制備了磷鎢酸(PWA)和硅鎢酸(SiWA)的系列質子導體PWA/[BMIM]H2PO4及SiWA/[BMIM]H2PO4。采用紅外譜圖以及X-射線衍射和熱失重分析對其進行了結構和熱穩(wěn)定性的表征。雜多酸PWA及SiWA與離子液體之間均存在強烈的相互作用，復合質子導體的熱分解溫度達到300℃，比原離子液體的熱分解溫度約高出100℃。在相同溫度下，復合質子導體中離

3、子液體的含量越高電導率越大，并且在80℃～180℃非水條件下，隨著溫度的升高，電導率增加。其中，180℃下，PWA與[BMIM]H2PO4摩爾比為1∶5的質子導體電導率最高可達到6.7×10-3S/cm。
　　通過在復合質子導體中摻雜P2O5，明顯改善PWA/[BMIM]H2PO4的電導率。當P2O5摻雜濃度為10wt％時，在180℃非水條件下，PWA/[BMIM]H2PO4/P2O5的電導率可達2.8×10-2S/cm，較未摻雜