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阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)因在碱性环境下具有电极反应速率快、可采用非铂催化剂、低燃料渗透率等优点而受到广泛关注。作为其核心部件的阴离子交换膜(AEMs)存在电导率低和稳定性差两大问题,制约了AEMFCs的发展,故对AEMs的改性成为研究热点。研究表明掺入无机材料可以提高AEMs的电导率、物理强度和其他的电化学性能,所以本论文以分离离子基团与聚合物链思路构建一系列有机-无机复合膜,其中以胍功能化氧化石墨烯为无机粒子,以无季胺化、亲水改性的聚砜(HPSf)为主链。主要内容包括以下两部分:(1)首先合成单胍化氧化石墨烯(GGO),通过共混方法制备一系列HPSf-GGO复合膜,同时制备了纯PSf-GGO复合膜作为对比实验。随着GGO掺杂质量比由15%增大到30%,HPSf-GGO复合膜均保持优异的尺寸稳定性。HPSf-GGO-25%膜的综合性能为最优:溶胀率仅为7.3%,良好的界面相容性,并且在离子交换容量(IEC)大约为0.8mmol/g时,其电导率(10.9 m S/cm)比PSf-GGO-25%膜高出38%。当掺杂30%GGO时,HPSf-GGO膜出现电导率下降和相容性差的现象,归因于掺入无机粒子过多,在膜内部产生了堆积,影响了OH-的传递。(2)在HPSf-GGO复合膜基础上,通过增加胍离子基团个数来提高复合膜的电导率。在保证相同的条件下,合成了双胍化氧化石墨烯(BGO),制备了一系列HPSf-BGO复合膜。随着BGO掺杂量的改变,膜的吸水率、电导率和溶胀率出现先增大后减小的现象。当BGO含量为25%,HPSf-BGO复合膜性能最佳:30 oC下吸水率为61.1%,最大溶胀率为8.5%,呈现良好抗溶胀性;并通过扫描电镜谱图(SEM)和X-射线衍射(XRD)可以观察到,HPSf和BGO两相具有较好的相容性;其电导率(14.8 mS/cm)较HPSf-GGO-25%高出约26.6%。另外在相似IEC条件下,HPSf-BGO-15%膜的电导率较PSf-GGO-30%膜高出约61.0%。当BGO掺入量为30%时,复合膜内出现无机粒子的堆积并且其性能迅速下降,这是由于粒子的堆积阻碍了水分子和OH-的传递。不同于传统制备思路,本论文制备一系列复合膜,其功能基团只位于无机粒子上,并只对主链进行亲水改性来提高膜内相容性和水含量,从而可以加速OH-的传输和减弱对主链的降解,为提高界面相容性和平衡尺寸稳定性-电导率的关系提供了一种新的思路。