磷酸掺杂新型聚苯并咪唑的质子导电性能的研究.pdfVIP

浦鸿汀等：磷酸掺杂新型聚苯并咪唑的质子导电性能的研究 磷酸掺杂新型聚苯并咪唑的质子导电性能的研究‘ 浦鸿汀，刘改花 (同济大学材料科学与工程学院功能高分子所，上海200092) 摘要： 采用溶液缩聚法合成得到了聚一2，6一苯并咪 性并有合适的质子导电性能，适合于应用在中温燃料 唑(PBI—mono)和聚一2，2’一辛撑一5，5’一二苯并咪唑(PBI—电池中作聚合物电解质膜，其结构如图1所示，但这种 octa)，红外光谱证实了其化学结构。热重分析结果表结构的聚苯并眯唑溶解性和加工性差，成膜困难，室温 明，随着脂肪链的引入，PBI—octa的耐热性比结构相似下韧性差。其它结构的聚苯并咪唑20世纪60年代就 但无脂肪链结构的聚苯并咪唑聚一2，2，_间苯基一5，5，-二有了很多的文献报导[7~101，这些工作主要围绕其合成 苯并咪唑(PBI_ph)明显下降，而PBI—mono的耐热性方法的研究，相对地，结构与性能的研究较少。由于无 与PBI～ph较为接近。主链结构中引入了脂肪链的机酸掺杂PBI—ph用作质子导电材料的研究也只是近 些年的事，其它结构胸聚苯并咪唑用作质子导电材料 PBI—octa溶解能力比PBI—mono和PBI—ph略高。对磷 的研究文献中报导并不多。本文从合成出几种不同结 酸掺杂PBI—octa和PBI—mono的质子导电性研究表 明，随着掺杂度的增大，二者的电导率均相应增大， 构的聚苯并咪唑人手，研究这些聚苯并咪唑的结构与 PBI—octa的电导率略高于PBI—mono，在掺杂度较大时性能，并研究它们和酸复合后的质子导电性能，讨论其 二者的电导率逐步趋于接近，主要取决于酸掺杂度。 质子导电机理。 PBI—mono的电导率与温度的关系较为接近Arrhenius 关系，质子的输送主要依靠质子在磷酸根阴离子和咪 体矿嘲H。。啄譬_-c鳓 PBl巾h PBI．mOnO 唑环之间的跃迁实现，而PBI-octa则偏离了Arrhe— 高∞釉c他岫…c㈨c酬体伊姊c吣1= nius方程，质子的输送可能来自多种机理。 “’ PBI-octa 。^ ^ 关键词： 7一辛撑一5，5，_二苯 聚一2，6一苯并咪唑；聚一2。2 图1 并咪唑；合成；磷酸；质子导电 中图分类号： TQ316；TM911．4文献标识码：A 文章编号：l001—9731(2005)02一0217一04 程 1 Chemicalstructureofcommercial7一(m— 1 引 言 Fig poly-2，2 phenylene)一5，5 目前Nafion等全氟磺酸类聚合物仍然是聚合物 schemesof synthetic 电解质膜燃料电池(PEMFCs)中性能最好的质子交换 (PBI—mono)and 膜(PEMs)。但此类PEMs也有其很大的缺点，由于 bibenzim