膜科学与技术杂志2021年第5期
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- Mo和N共掺杂的一体化膜电极用于锂硫电池
- 采用相转化法构建了电极膜-隔膜一体化膜，并进一步通过Mo单质的掺杂制得MoNCNTs/CNTs-PAN，用以简化电池结构，提升电池性能。Mo、N共掺杂的正极膜层可以吸附并催化多硫化物转化，有效抑制“穿梭效应”。膜层内部交错的三维多孔网络和良好的孔隙结构，在增强导电性的同时能有效缓冲活性物质的体积膨胀。一体化膜电极应用于锂硫电池时表现出优异的电化学性能，在较低载硫量0.6-0.8mg/cm2时，在0.5 C电流密度下经过100圈循环后放电比容量为927.2 mA h/g，库伦效率为98.9 %，在高载硫量4.0 mg/cm2时，在0.2 C电流密度下经过100圈循环后仍保持530.1 mA h/g的放电比容量，平均每圈容量衰减率仅为0.09 %。结果表明，一体化膜在锂硫电池中具有良好的应用前景。
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- 机械化学法合成多配体MOF填料用于高效CO2分离
- 以ZIF-8为母体材料通过机械化学手段引入苯并咪唑（Bim）和咪唑-2-甲醛（Ica）两种配体，得到多配体的MOF材料ZIF-8-Bim-Ica。与聚醚共聚酰胺（Pebax-1657）混合制得混合基质膜（MMMs）。利用XRD、FT-IR、核磁共振氢谱等方法确定了ZIF-8-Bim-Ica的化学结构，利用SEM对混合基质膜的断面进行表征。结果表明，引入Bim和Ica配体后，ZIF-8的结构没有被破坏，ZIF-8-Bim-Ica颗粒均匀分散于Pebax聚合物中。加入ZIF-8-Bim-Ica提高了混合基质膜的CO2渗透通量和对CO2/CH4的选择性。与纯膜相比,掺杂量为10 wt%时，混合基质膜的CO2渗透通量可达269.3 Barrer，提高了29.3 %，CO2/CH4的选择性由18.5提高到43.8，并且膜性能至少可保持40 h的稳定性。由本方法制备的ZIF-8-Bim-Ica/Pebax混合基质膜对CO2的选择性较高，在CO2气体分离领域展现出良好的应用前景。
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- 磺化侧苯基杂萘联苯聚芳醚腈酮膜材料的研究
- 以4-（4-羟基苯基）-2,3-二氮杂萘-1-酮、4-（3-苯基-4-羟基苯基）-2,3-二氮杂萘-1-酮、2,6-二氯苯腈、4,4´-二氟二苯酮为原料，通过溶液缩聚反应，合成了侧苯基杂萘联苯聚芳醚腈酮（PPENK-P），并对PPENK-P进行磺化改性，制备含有苯磺酸侧基的杂萘联苯聚芳醚腈酮（SPPENK-P）。采用溶液浇铸法制备了SPPENK-P质子交换膜，并对其吸水率、溶胀率、机械性能、耐氧化稳定性、质子传导性等进行测试。结果表明，SPPENK-P可溶解于二甲基乙酰胺、二甲基亚砜等溶剂，5 ％的热失重温度在330 ℃以上；随着SPPENK-P中DHPZ-P单元比例的增加，SPPENK-P膜的吸水率、溶胀率、质子传导率增加，而耐氧化性降低；SPPENK-P膜在25 ℃下的吸水率均在8 ％以上，95 ℃下的质子传导率可达9.59×10-2 S/cm。
