在碱性条件下,借助三氯甲烷(CHCl3)将醛基引入二苯并?18?冠?6(DB18C6)中,制得二甲酰基二苯并?18?冠?6(DDB18C6);以DDB18C6与可溶性脱乙酰甲壳素(CTS)为原料,利用Schiff反应合成了小分子冠醚质量分数递增的接枝冠醚CTS膜,将其命名为C a ?CTS膜(a=m(DDB18C6)/m(C a ?CTS膜));将C a ?CTS膜于碱液中进行离子交换,C a ?CTS膜通过氧空穴结构吸附K+,进而制得C a ?CTSK膜;对各阶段的样品膜进行了结构表征和性能测试。结果表明,随着冠醚接枝度的增加,CTS的热稳定性得到改善;当a=0.20时,C0.20?CTSK膜的接枝度可达43.91%,吸水率可达168.6%,IEC为1.38 mmol/g;在温度为70 ℃的条件下,C0.20?CTSK膜的电导率可达46.8 mS/cm;冠醚的接枝引入改善了该系列膜的耐碱稳定性;C a ?CTSK系列膜在6 mol/L的 KOH溶液中浸泡480 h,电导率降低幅度仅为4.0%。
为了实现聚砜基阴离子交换膜(AEMs)高离子导电性和良好的耐碱性,采用绿色环保的方法制备了氯甲基化聚砜,并以氨基冠醚为交联剂,以氨基冠醚络合的金属离子和三乙胺为阳离子基团,制备了三乙胺和氨基冠醚质量分数不同的冠醚功能化聚砜膜(PSF?CE X ?QA1-X )。通过将低分子质量的聚乙二醇(PEG)引入PSF?CE X ?QA1-X )中,探究了PEG对膜性能的影响。结果表明,亲水PEG的存在有助于膜中离子通道的形成;与PSF?CE X ?QA1-X 相比,PSF?CE X ?QA1-X ?PEG的电导率和耐碱稳定性均得到了提高;在温度为80 ℃时,PSF?CE0.1?QA0.9?PEG的电导率为56.78 mS/cm,耐碱性测试后其电导率可维持初始电导率的85%。此外,PSF?CE X ?QA1-X ?PEG还具有良好的尺寸稳定性和热稳定性。
在聚乙烯醇聚合物基质中原位引入植酸、甲醇、水、九水合硝酸铬和N,N?二甲基甲酰胺的混合液(植酸与九水合硝酸铬形成具有立体结构的金属有机框架结构),以戊二醛为交联剂,将聚乙烯醇聚合物交联为网状结构,由此构筑一系列内部含有基于植酸构筑的多孔金属有机框架结构(MOF)及适合燃料电池使用的阴离子导电膜(MOF@PVA);通过调节阴离子导电膜中Cr3+的质量分数,对其结构及性能进行优化。结果表明,制得的导电膜形貌平整均一,内部含有大量可供OH-迁移和涵养水分子的孔结构;导电膜的电导率、含水率、机械性能均随着Cr3+质量分数的增加而增加。其中,当m(Cr3+)/m(导电膜)=0.012时,导电膜的电导率最高,为24.9 mS/cm;导电膜在80 oC、3 mol/L NaOH溶液中浸泡168 h后,电导率仅下降8%。