聚砜类膜材料的及应用

报告人：马苗导师：俞三传聚砜类膜材料的及应用content3.应用1.1热学性能1.2分离性能1.3电解质性能1.磺化的意义2.磺化方法2.1前磺化2.2后磺化2.3磺化度(DS)的控制3.1膜的类型3.2膜的应用1.聚砜类膜材料磺化的意义聚砜类（PSU）优良工程塑料PSFPASFPES磺化SO3H总体性能提高磺化聚砜（SPSU）替代PAESPerfluorinatedpolymerCA、PA、PI、PBI……1.1热学性能:Referrence：6Referrence：8、171.2分离性能:(1)亲水性：(2)电荷作用：荷电物的选择性吸附与分离Jw1.3电解质性能：Referrence：5IECσIEC2.聚砜类膜材料磺化方法Referrence：10、132.1前磺化(directpolymerization)Yield(%)90%B：A：S03HS03H2.2后磺化(postsulfonation)Referrence：12(1)硫复合物:A:H2SO4-ClSO3H特点:活性高,负反应多磺化体系:B:(CH3)3SiCl-ClSO3HReferrence：3特点：温和,均匀,不易降解,耗时长C:TEP-SO3Referrence：2特点:温和,负反应少,高效,微毒(2)lithiation(Li):产物稳定,负反应少,过程复杂Referrence：7sidechainsulfonationmainchainsulfonationBuLiPAES2.3磺化度(DS)的控制Referrence：11、9(1)反应过程控制增大增大varytheratioofreagentandreactiontorTReferrence：1(2)分子结构设计B:changertheelectroniceffect（针对后磺化）A:substitutesoccupantion（针对后磺化）Rabcd=CH3/H可磺化不可磺化C:varythemolarratioofmonomers（针对前磺化）Referrence：1、193.聚砜类磺化膜的应用3.1膜的类型(1):不对称膜A:SPSF/TiO2B:SPSF/PI……Referrence：14、5、18(2):复合膜A:SPSF-CeramicB:中空纤维复合……交联方法:包括共价与离子交联A:epoxyReferrence：20、7B:alkyldiiodideC:CS交联复合3.2膜的应用(1)离子交换膜Referrence：15polymerelectrolytefuelcells（DMFC/PEMFC）NafionSPSFlifetime:upto50000h.◆DMFC：2CH4O+3O2=2CO2+4H2O◆PEMFC：H2+O2=2H2O阳极阴极SPSU膜e-H2H+O2H2OBonito(鲣)提取物Referrence：5A:分离生物材料◆purpose:concentrationclarificationfractionation◆mechanism:sievechargeforce(2)半透膜（UF、NF、RO）等电点:3.2磷酸盐总通量SPSF-CeramicUF膜B:除盐C:分离有机污染物：M=404的芳香族氨基磺酸的分离?Referrence：16、19EpoxycrosslinkedSPSFRO膜JwPA膜SPESNF膜小结1.聚砜类膜材料在磺化后耐热性能、分离性能、电解质性能得到了显著改善，可应用于半透膜及燃料电池，成为一些商品化膜（如Nafion）的优良替代品。2.前磺化可避免负反应、有效控制DS，但磺化单体不易制备、聚合时不易成均相；后磺化聚合物基体来源广、磺化试剂种类多，但负反应多、DS不易控制。因此可根据实际而选择磺化方法，以适应不同的应用要求。3.交联可提高膜强度以解决磺化膜的溶胀问题，因此，有必要对磺化聚砜膜进行交联。参考文献：[1]AwniAl-Omranetal.POLYMER.37(1996)1735-1743.[2]Shih-HsiungChenetal.EuropeanPolymerJournal45(2009)1293–1301.[3]YutakaMatsumotoetal.JournalofMembraneScience158(1999)55-62.[4]YilserDevrimetal.InternationalJournalofHydrogenEnergy34(2009)3467–3475.[5]SeJoonImetal.KoreanJ.Chem.Eng.25(4)(2008)732-737.[6]F.Lufranoetal.JournalofPowerSources179(2008)34–41.[7]GerhardMaieretal.AdvPolymSci216(2008)1–62.[8]YiLietal.JournalofMembraneScience309(2008)45–55.[9]DepingLuetal.PolymerBulletin5(2005)21–28.[10]YutakaMatsumotoetal.JournalofMembraneScience157(1999)139-144.[11]Shih-HsiungChen.JournalofMembraneScience183(2001)29–36.[12]WANGHaitaoetal.ChineseJournalofChemicalEngineering,17(2)(2009)324-329.[13]N.N.Krishnanetal.JournalofPowerSources158(2006)1246–1250.[14]ByAmeliaLINARESetal.PolymerJournal,41(2009)407–415.[15]Y.-Z.Fuetal.JournalofPowerSources157(2006)222–225.[16]HEYietal.MembraneScienceandTechnology25(2005)48-52.[17]RongGuanetal.EuropeanPolymerJournal41(2005)1554–1560.[18]Sheng-LiChenetal.JournalofPowerSources152(2005)27–33.[19]MouPauletal.Polymer49(2008)2243-2252.[20]B.SmithaInternationalJournalofHydrogenEnergy33(2008)4138–4146.