聚苯胺凝胶制备氮掺杂碳泡沫及其在有机/水混合锂-空气电池中的应用

来源 :中国化学会2017全国高分子学术论文报告会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lskiba
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  电催化氧反应是燃料电池、金属-空气电池和微生物电池阴极必需的一个重要化学反应。迄今为止,Pt、IrO2、RuO2 催化剂是最为常用的氧还原反应或氧析出反应催化剂,但由于贵金属资源匮乏、价格昂贵、易中毒失效,严重阻碍了这三类新型电池的商业化。
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三维石墨烯材料具备二维石墨烯和介孔材料的优点,但在实际应用中难以同时控制其孔结构和整体形貌,影响其性能的发挥。我们通过独特的结构设计,采用Fe3O4 纳米粒子自组装,制备出高度有序的介孔石墨烯微球,其碳壁仅为数层石墨烯厚度,具有规整的球形形貌,高度有序且相互连通的介孔结构和高比表面积。
锂离子电池隔膜作为电池中的关键组件,被称为电池的“第三电极”。当前,绝大多数锂离子电池所采用的都是聚烯烃隔膜,包括聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)隔膜。但是聚烯烃隔膜有两个难以克服的缺点:第一,聚烯烃隔膜耐热性较差,一般在135℃左右开始熔化变形,给电池带来巨大的安全隐患;第二,聚烯烃隔膜的浸润性能不佳,不能满足当前大功率电池的需要。
以八氯丙基POSS(POSS-Cl8)为引发剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)的方法合成了不同分子量的八臂结构星型POSS 聚合物(POSS-(PMMAn)8)。并以聚丙烯(PP)为基底,通过静电纺丝的方法制备了POSS-(PMMAn)8/聚偏氟乙烯(PVDF)/PP 复合凝胶聚合物电解质,在保证凝胶聚合物电解质电性能的同时,提高其力学性能及电池的循环性能。
高比表面积导电纤维可有效复合更多储能活性组分而具有更高的能量密度,为便携和可穿戴电子设备提供可编织的高性能纤维状储能器件受到青睐。本文在对可形变高导电复合材料的研究基础上,提出在普通纤维表面复合多孔化导电涂层发展高性能多孔导电纤维的设想,并以尼龙线为芯材、CNT/EVA/溶剂为导电涂料,通过湿涂工艺获得CNT/EVA 为皮层的线型高导电复合材料,而后通过EVA 的轻度溶胀或解纠缠破坏界面结构而移除
在聚合物光伏材料设计中,通过D-A 共聚的策略精细调节光谱和能级,可以实现较为理想的开路电压和短路电流。但从综合的光电转化效率来看,制约效率进一步提高的主要原因在于填充因子不够高(FF<72%)。我们通过单分子到聚合物链的优化协同调制,在吸收光谱、分子能级达到理想化的同时,进一步优化和调节聚合物的分子构象,基于平面性构象实现了更好的分子间堆积,进而提高了空穴迁移率并最终实现了更高的填充因子(FF>
智能电子设备的普及和多功能化发展,对相应储能系统的要求越来越高。目前常见的储能设备主要包括超级电容器、锂离子电池,以及最近几年新开发的钠离子电池。超级电容器通常具有超高的功率密度、超快的充放电速率以及宽的工作温度。锂离子电池和钠离子电池则分别表现出更大的能量密度和更低的成本。电极材料作为储能设备的核心,对整个储能设备的最终性能起决定性作用。
通过电解方式,将间歇式电能转化为化学能被认为是一种存储容量和存储时间都具有优势的技术。产氧反应(OER)是电解水和电解二氧化碳还原共用的半反应,也被认为是电解技术的瓶颈之一。目前,已经开发了丰富的3d 过渡金属基催化剂,用于替代铱钌基贵金属催化剂,用于产氧反应; 然而,它们实际工作的过电位明显高于热力学要求。
阴离子交换膜的传导能力通常通过提高离子交换容量而提高,但同时也会影响膜的其他性能。本工作通过分子设计,合成了带有四苯基结构的不同重复单元数的双酚低聚体,然后利用合成的几种多聚单体制备出官能团排布从无规到微嵌段型的聚醚砜材料,经氯甲基化,季铵化以及离子交换反应后制备出一系列阴离子交换膜。
通过熔融共混法制备PEG/活性炭和PEG/膨胀石墨定型复合材料,利用TG 测试其升温过程的热重曲线。研究表明:PEG 复合相变材料的起始热分解温度低于纯PEG;复合相变材料中,膨胀石墨复合材料的热分解温度低于活性炭复合材料的热分解温度,说明活性炭对有机相变材料有更好的吸附作用,膨胀石墨较好的导热性,对分解温度有不利影响。
随着柔性储能器件的迅速发展,轻质高强纤维状柔性超级电容器越来越受到人们的重视。本文以三大高性能纤维之一——超高分子量聚乙烯纤维为柔性基底,通过原位聚多巴胺聚合改变其表面惰性、银修饰提高其导电性、PEDOT:PSS 包覆提高其电容器容量,制备出了具有轻质高强的复合纤维电极材料。