1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氫鹽離子液體與雜多酸的復合質(zhì)子導體的制備及性能研究.pdf

1、雜多酸(HPA)以其良好的熱穩(wěn)定性及質(zhì)子傳導性成為目前應用最為廣泛的無機質(zhì)子導體之一。其中，磷鎢酸(PWA)，熱分解溫度可達500℃，室溫質(zhì)子傳導率可達10-1S/cm，由于雜多酸的質(zhì)子傳導率與結晶水的數(shù)量及周圍環(huán)境濕度密切相關，且易溶于水，限制了雜多酸作為電解質(zhì)在燃料電池中的應用。而離子液體由于其高穩(wěn)定性和高的離子電導率等特殊性能，近年來被用于發(fā)展耐高溫質(zhì)子導體材料。
　　本文以N-甲基咪唑、氯代丁烷及純磷酸為原料合成質(zhì)子型離子

2、液體1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氫鹽([BMIM]H2PO4)，并通過機械研磨法制備了磷鎢酸(PWA)和硅鎢酸(SiWA)的系列質(zhì)子導體PWA/[BMIM]H2PO4及SiWA/[BMIM]H2PO4。采用紅外譜圖以及X-射線衍射和熱失重分析對其進行了結構和熱穩(wěn)定性的表征。雜多酸PWA及SiWA與離子液體之間均存在強烈的相互作用，復合質(zhì)子導體的熱分解溫度達到300℃，比原離子液體的熱分解溫度約高出100℃。在相同溫度下，復合質(zhì)子導體中離

3、子液體的含量越高電導率越大，并且在80℃～180℃非水條件下，隨著溫度的升高，電導率增加。其中，180℃下，PWA與[BMIM]H2PO4摩爾比為1∶5的質(zhì)子導體電導率最高可達到6.7×10-3S/cm。
　　通過在復合質(zhì)子導體中摻雜P2O5，明顯改善PWA/[BMIM]H2PO4的電導率。當P2O5摻雜濃度為10wt％時，在180℃非水條件下，PWA/[BMIM]H2PO4/P2O5的電導率可達2.8×10-2S/cm，較未摻雜