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共价有机框架材料在质子交换膜中的应用

化学进展 2024年第1期36卷 48-66页

作者：张炜煜李杰李红姬佳奇宫琛亮丁三元兰州大学化学化工学院功能有机分子化学国家重点实验室兰州730000

共价有机框架(COFs)作为一种新型有机多孔材料,具有高度结晶性、有序的多孔排列、功能可修饰性、结构可调性以及较高稳定性。COFs规整的孔道可以容纳多种质子载流子和质子供体,构建连续稳定的质子传输通道,在含水质子传导与无水质子传... 详细信息

共价有机框架(COFs)作为一种新型有机多孔材料,具有高度结晶性、有序的多孔排列、功能可修饰性、结构可调性以及较高稳定性。COFs规整的孔道可以容纳多种质子载流子和质子供体,构建连续稳定的质子传输通道,在含水质子传导与无水质子传导中均发挥巨大的作用,将COFs应用到质子交换膜领域具有重要的研究意义和价值。本文分别从COFs作为低温燃料电池质子交换膜和高温燃料电池质子交换膜两方面,总结了COFs固态电解质膜、COFs与高分子基质复合膜、COFs自支撑膜等不同种类质子交换膜的特点以及提高COFs质子交换膜性能的改性方法,综述了近年来COFs在燃料电池质子交换膜领域的相关代表性研究。最后,对COFs质子交换膜的应用前景进行了讨论与展望。

关键词：共价有机框架质子交换膜质子传导

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聚苯并咪唑的合成及应用研究进展

化工新型材料 2008年第8期36卷 36-39页

作者：马涛李彦锋赵鑫邵瑜宫琛亮杨逢春兰州大学化学化工学院兰州大学生物化工及环境技术研究所兰州730000

介绍了国内外有关聚苯并咪唑高分子材料的研究状况。论述了聚苯并咪唑的发展,二元酸和四胺单体的合成方法、聚合工艺、种类及国内外应用状况,并对聚苯并咪唑的发展方向和研究热点进行了分析。

关键词：聚苯并咪唑单体合成聚合应用

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3D打印多孔热固性聚酰亚胺含油复合材料

摩擦学学报 2022年第5期42卷 888-899页

作者：丁镜红杨昌王梓桐郭玉雄郭蕊宫琛亮胡海媛王晓龙王齐华中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州大学化学化工学院甘肃兰州730000 三峡大学机械与动力学院水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443000 烟台先进材料与绿色制造山东省实验室山东烟台264006

以氯化钠(NaCl)作为致孔剂与流变性能调节剂,碳纤维(CF)作为增强填料与流变性能调节剂,苯乙炔基封端聚酰胺酸溶液(PAA)作为基体树脂,配制适用于直书写3D打印的复合墨水,室温下打印成形后经热固化处理和NaCl刻蚀去除后制备了多孔热固性... 详细信息

以氯化钠(NaCl)作为致孔剂与流变性能调节剂,碳纤维(CF)作为增强填料与流变性能调节剂,苯乙炔基封端聚酰胺酸溶液(PAA)作为基体树脂,配制适用于直书写3D打印的复合墨水,室温下打印成形后经热固化处理和NaCl刻蚀去除后制备了多孔热固性聚酰亚胺/碳纤维(TSPI/CF)复合材料.研究表明:NaCl与CF对复合墨水的流变学性能具有好的调节作用;打印制备的TSPI/CF复合材料具有低的各向同性尺寸收缩和优异的耐热性能,且耐热性能随着CF含量的增加而提高;CF含量升高,TSPI/CF复合材料的孔隙率提高,平均孔径降低,力学性能增强;多孔TSPI/CF复合材料表现出优异的储油、出油性能以及浸油摩擦学性能.

关键词：热固性聚酰亚胺直书写3D打印碳纤维摩擦学性能

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含二氮芴可溶聚苯并咪唑的合成与性能研究

含二氮芴可溶聚苯并咪唑的合成与性能研究

中国化学会2017全国高分子学术论文报告会

作者：刘畅汤一尧宫琛亮兰州大学

本文将扭曲、非共面二氮芴Cardo结构引入聚苯并咪唑(PBI)主链,成功合成了新型易溶的聚苯并咪唑,并对其作为高温质子交换膜的相关性能进行了研究。实验结果表明,与传统的PBI膜相比,该类膜具有良好的机械性能、热稳定性,同时表现出优异的... 详细信息

本文将扭曲、非共面二氮芴Cardo结构引入聚苯并咪唑(PBI)主链,成功合成了新型易溶的聚苯并咪唑,并对其作为高温质子交换膜的相关性能进行了研究。实验结果表明,与传统的PBI膜相比,该类膜具有良好的机械性能、热稳定性,同时表现出优异的溶解加工性,在常温下在多种常用极性非质子有机溶剂(如DMF、DMAc、DMSO、NMP)中有优异的溶解性。另外,弱碱性吡啶基团的引入,有利于分子链与磷酸相互作用,可以稳定自由磷酸,提高该类膜的磷酸掺杂水平,更有利于质子在相邻氮原子之间传递,提高膜的质子传导率。在5 mol L的磷酸溶液中,吡啶四胺结构聚苯并咪唑(Py TAB-PBI)磷酸掺杂水平达到8.12,高于联苯四胺结构聚苯并咪唑(TAB-PBI)的6.40,其质子传导率也由0.046 S cm提高到0.072 S cm。结果表明,该类新型聚苯并咪唑聚合物在质子交换膜燃料电池具有良好的应用前景。

关键词：聚苯并咪唑二氮芴溶解性质子交换膜

含噻唑环不对称芳香二胺单体及其聚酰亚胺的合成与表征

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含噻唑环不对称芳香二胺单体及其聚酰亚胺的合成与表征

2007年全国高分子学术论文报告会

作者：李彦锋赵鑫邵瑜马涛宫琛亮兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室化学化工学院生物化工及环境技术研究所兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室化学化工学院生物化工及环境技术研究所兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室化学化工学院生物化工及环境技术研究所兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室化学化工学院生物化工及环境技术研究所兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室化学化工学院生物化工及环境技术研究所

＜正＞以对硝基苯乙酮为原料,合成了含噻唑环的不对称芳香二胺单体、2-胺基-5-（4-胺基苯基）-噻唑（AAPT）。通过 AAPT 与4,4′-（六氟异丙叉）二邻苯二甲酸酐（6FDA）的溶液缩聚反应,制备了含噻唑环聚酰亚胺基体树脂。借助核磁共振（... 详细信息

＜正＞以对硝基苯乙酮为原料,合成了含噻唑环的不对称芳香二胺单体、2-胺基-5-（4-胺基苯基）-噻唑（AAPT）。通过 AAPT 与4,4′-（六氟异丙叉）二邻苯二甲酸酐（6FDA）的溶液缩聚反应,制备了含噻唑环聚酰亚胺基体树脂。借助核磁共振（NMR）、红外（IR）、热重分析

关键词：聚酰亚胺有机合成噻唑环不对称有机二胺

侧链含磺化POSS梳状聚醚砜质子交换膜的合成及性能研究

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侧链含磺化POSS梳状聚醚砜质子交换膜的合成及性能研究

2015年全国高分子学术论文报告会

作者：吴忠营徐逸轩汤一尧宫琛亮兰州大学化学化工学院

本工作制备了一系列具有磺化低聚倍半硅氧烷（POSS）接枝的梳状聚醚砜共聚物,并对其作为甲醇燃料电池质子交换膜的相关性能进行了研究。实验结果表明,与传统的磺化聚醚醚酮膜相比,该类膜具有优异的机械性能、适中的吸水率及较好的尺寸... 详细信息

本工作制备了一系列具有磺化低聚倍半硅氧烷（POSS）接枝的梳状聚醚砜共聚物,并对其作为甲醇燃料电池质子交换膜的相关性能进行了研究。实验结果表明,与传统的磺化聚醚醚酮膜相比,该类膜具有优异的机械性能、适中的吸水率及较好的尺寸稳定性。同时表现出了低的甲醇渗透率和高的相对选择性。其中,侧链含14%磺化POSS的梳状聚醚砜在80 oC、完全水合的条件下具有比Nafion-117膜更高的质子传导率（141 mS cm-1 vs.122 mS cm-1）。此外,POSS是通过共价键的方式接枝到聚合物链,表现出优异的POSS分散性。并且,密集型磺酸基结构的引入也促进了亲水-疏水微相分离结构的形成,从而提高了质子传导率。结果表明,该类高磺化度sP OSS接枝的梳妆聚醚砜共聚物在甲醇燃料电池中（DMFC）具有良好的应用前景。

关键词： POSS 接枝聚醚砜质子交换膜

二氮芴基聚苯并咪唑高温燃料电池质子交换膜的制备与性能研究

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二氮芴基聚苯并咪唑高温燃料电池质子交换膜的制备与性能研究

2023第四届全国功能高分子材料学术研讨会

作者：姬佳奇李杰李红张炜煜宫琛亮兰州大学化学化工学院

聚苯并咪唑（PBI）具有优异的热稳定性、化学稳定性和机械强度,咪唑环上的碱性N位点可以吸附磷酸并与其形成氢键网络传导质子,具有较高的质子传导率,因此磷酸掺杂的PBI膜被认为是最具应用潜力的高温质子交换膜之一。在PBI膜中添加磷酸... 详细信息

聚苯并咪唑（PBI）具有优异的热稳定性、化学稳定性和机械强度,咪唑环上的碱性N位点可以吸附磷酸并与其形成氢键网络传导质子,具有较高的质子传导率,因此磷酸掺杂的PBI膜被认为是最具应用潜力的高温质子交换膜之一。在PBI膜中添加磷酸可以提高质子传导性,一般而言,磷酸掺杂量越高,膜的质子传导性就越高,但膜的机械强度会受到一定程度的损害。因此,如何实现PBI膜的质子传导性能与机械性能之间的平衡是一个亟待解决的问题。本工作通过合成的含羟基的吡啶四胺单体和含二氮芴结构的二酸单体制备了富含碱性氮位点的聚苯并咪唑DA-PBI-OH-20,并使用环氧POSS、对羟基苯磺酸钠与其进行交联反应,制得了一系列交联磺化膜CSPBI-X（图1）。二氮芴结构、吡啶等碱性结构的引入提高了膜的磷酸吸收能力,从而促进了膜的质子传导。此外,与未交联膜相比,交联膜还引入了额外的磺酸基和羟基,有利于形成氢键网络,同样参与质子的传输。环氧POSS与PBI内部形成的三维共价交联网络有效提高了膜的热稳定性、氧化稳定性和机械性能等,在掺杂磷酸后交联膜的机械性能优于未交联膜。交联膜实现了在低磷酸掺杂水平下兼顾了良好的质子传导性能,其中CSPBI-25的质子传导率达到了0.142 S cm（180 ℃、未加湿）,明显优于同等条件下纯PBI膜的质子传导率(0.036 S cm)。

关键词：高温质子交换膜聚苯并咪唑 4,5-二氮芴交联

新型聚酰亚胺的分子设计、合成及其性能表征研究

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新型聚酰亚胺的分子设计、合成及其性能表征研究

甘肃省化学会第二十七届年会暨第九届甘肃省中学化学教学经验交流会

作者：卜倩倩张树江李辉宫琛亮李彦锋兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室化学化工学院

本文基于高性能聚酰亚胺材料的可溶性研究目标,结合新型芳香二胺、芳香二酐单体的分子设计与合成,讨论了单体结构与聚酰亚胺链结构的对应关系及其对相关聚合物性能的影响,总结了我们课题组近年来围绕新型聚酰亚胺可溶性所开展的合成与... 详细信息

本文基于高性能聚酰亚胺材料的可溶性研究目标,结合新型芳香二胺、芳香二酐单体的分子设计与合成,讨论了单体结构与聚酰亚胺链结构的对应关系及其对相关聚合物性能的影响,总结了我们课题组近年来围绕新型聚酰亚胺可溶性所开展的合成与表征研究,展望了分子设计原理与方法在高性能聚酰亚胺研究中的应用。

关键词：聚酰亚胺分子设计合成可溶性

润物细无声——“功能高分子材料”课程思政建设的探索与实践

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大学化学 2021年第3期36卷 241-246页

作者：宫琛亮张树江张向东惠新平兰州大学化学化工学院兰州730000

"功能高分子材料"课程是化学专业的一门选修课,也是功能材料专业的重要专业课之一。将思政元素多元化引入课程教学中,分别从思政元素与讲授内容的结合、引导学生对相关学科前沿的讨论和总结撰写综述论文并主动参与科学研究三方面对"功... 详细信息

"功能高分子材料"课程是化学专业的一门选修课,也是功能材料专业的重要专业课之一。将思政元素多元化引入课程教学中,分别从思政元素与讲授内容的结合、引导学生对相关学科前沿的讨论和总结撰写综述论文并主动参与科学研究三方面对"功能高分子材料"课程思政建设进行了探索和实践,实现了"润物细无声"的课程思政教学目标。

关键词：课程思政功能高分子材料多元化