溶胶-凝胶法制备杂化固体聚合物电解质P(AN-MMA)/SiO的研究

摘要

本论文研究了杂化固体聚合物电解质P(AN-MMA)/SiO2的制备及其电导性。 基于溶胶凝胶法，以正硅酸乙酯(TEOS)、丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料，KH570为硅烷偶联剂，制备了P(AN-MMA)/SiO2杂化材料，研究了制备P(AN-MMA)/SiO2的最佳制备条件，并通过FT-IR、XPS、DSC、XRD等测试手段对所相关产物进行表征。结果显示，SiO2与P(AN-MMA)基质问以Si-O-Si键结合，相容性良好。与纯P(AN-MMA)材料相比，P(AN-MMA)/SiO2杂化材料仍为无定形聚合物，但是其玻璃化温度有所提高，并随着硅含量的增加而增高，这都对电解质的电导率的提高有所帮助。 在P(AN-MMA)/SiO2杂化材料中加入LiClO4，通过交流阻抗分析，P(AN-MMA)/SiO2杂化固体聚合物电解质在室温下的电导率在10-3-10-4S·cm-1数量级，室温下的离子电导率随SiO2或掺杂的LiClO4的增加而增大，但SiO2含量或LiClO4掺杂量超过一定数值时，离子电导率反而下降。通过电化学窗口等测试方法对电解质的性能进行测试，结果显示P(AN-MMA)/SiO2杂化固体聚合物电解质性能满足锂离子电池的需要。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章 绪论

1.1引言

1.2固体聚合物电解质的结构及性能

1.3导电机制

1.4新型固体聚合物电解质

1.4.1高分子凝胶电解质

1.4.2两相高分子电解质

1.4.3高盐聚合物电解质

1.4.4有机/无机纳米复合型固体电解质

1.4.5网络聚合物电解质

1.5提高固体聚合物导电性能的途径

1.5.1改变聚合物基质种类

1.5.2共聚

1.5.3接枝

1.5.4交联

1.5.5共混

1.5.6与无机材料复合体系

1.5.7超支化

1.6 固体聚合物电解质的应用

1.6.1废水处理

1.6.2电化学合成

1.6.3质子交换膜燃料电池

1.6.4分离

1.6.5传感器

1.6.6水电解

1.7本研究目的及主要内容

第二章 P(AN-MMA)/SiO2的制备与表征

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验试剂

2.2.2实验仪器

2.2.3实验步骤

2.2.4样品的表征

2.3结果与讨论

2.3.1 P(AN-MMA)/SiO2有机无机杂化机理

2.3.2杂化反应条件的选择

2.3.3傅立叶红外光谱(FT-IR)分析

2.3.4全扫描光电子能谱(XPS)分析

2.3.5差示扫描量热(DSC)分析

2.3.6 X-射线衍射扫描(XRD)分析

2.4.本章小节

第三章 P(AN-MMA)/SiO2杂化固体聚合物电解质电导率的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1试验试剂

3.2.2实验仪器

3.2.3杂化固体聚合物电解质P(AN-MMA)/SiO2的制备

3.2.4样品的表征

3.3结果与讨论

3.3.1杂化固体聚合物电解质电导率的计算原理

3.3.2杂化固体聚合物电解质电导率与SiO2含量的关系

3.3.3锂盐含量对固态聚合物电解质的离子电导率的影响

3.3.4杂化固态聚合物电解质与电极的界面稳定性

3.3.5杂化固体聚合物电解质的离子电导率的温度依赖性

3.3.6电化学窗口

3.4.本章小结

第四章 结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

研究生阶段发表论文情况