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一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物及其制备方法与应用技术

技术编号:42651683 阅读:39 留言:0更新日期:2024-09-06 01:44
本发明专利技术涉及电化学器件领域,具体涉及一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物及其制备方法与应用。该阳离子聚合物至少包括卤代间三联苯结构单元,其具有弯曲的分子构型,使聚合物具有较高自由体积,同时该结构中所含的卤族元素能与铵盐之间形成静电偶极力,且卤素和卤素之间的作用力能够维持孔道结构不塌陷,从而增强聚合物的力学性能;此外,卤素和水分子之间的作用能够调控聚合物内部水的分散,有助于构建Grotthuss传递通道,提高离子电导率。因此,本发明专利技术的阳离子聚合物展现出很高的离子电导率和机械及化学稳定性,可作为阴离子交换膜或阴离子交换聚合物粘合剂用于碱性电解水、碱性燃料电池、二氧化碳还原和液流电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源电化学器件领域,具体涉及一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物及其制备方法与应用


技术介绍

1、近年来,随着世界范围内对可替代能源需求的不断增长,阴离子交换膜和阴离子交换聚合物粘合剂在新能源电化学器件中的应用也受到越来越多研究人员的关注,其可以应用于碱性燃料电池、电解水、二氧化碳还原、液流电池等领域,具有良好的发展前景,也在氯碱工业、重金属回收、水处理、湿法冶金等传统工业中起到了举足轻重的作用,并受到了十分广泛的关注。阴离子交换膜和阴离子交换聚合物粘合剂是一类含有阳离子功能基团,对阴离子具有选择透过性的高分子聚合物,目前的应用场景要求阴离子交换膜具有更高的电导率、更好的力学、热学和化学稳定性。

2、相关现有技术公开了一类高化学稳定性的阴离子聚合物膜的制备方法,该方法采用芳基类单体与n-烷基-4-哌啶酮共聚后使用卤代烷烃进行季铵化反应,制得阴离子交换聚合物,该阴离子交换聚合物的主链中不含醚键等极性基团,且以高化学稳定性的哌啶环作为季铵阴离子,因而具有良好的化学稳定性。另一现有技术公开了用作氢氧化物交换膜和离聚物的聚(芳基哌啶本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物,其特征在于,包括:式(1)所示的间三联苯结构单元,其中,R1至R12中的至少一个取代基为卤素,其余取代基各自独立地选自氢、羟基、C1~C10的烷基中的任意一种,所述卤素为F、Cl、Br、I中的任意一种;

2.根据权利要求1所述的一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物,其特征在于,式(2)中的R1和R2、式(3)中的R3、式(4)中的R1和R2、式(6)中的R1、式(7)中的R1、R2和R3、式(11)中的R4和R5中的取代基各自独立地选自羟基、磺酸基或卤素原子,所述卤素原子为F、Cl、Br、I中的任意一种;>

3.根据权利...

【技术特征摘要】

1.一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物,其特征在于,包括:式(1)所示的间三联苯结构单元,其中,r1至r12中的至少一个取代基为卤素,其余取代基各自独立地选自氢、羟基、c1~c10的烷基中的任意一种,所述卤素为f、cl、br、i中的任意一种;

2.根据权利要求1所述的一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物,其特征在于,式(2)中的r1和r2、式(3)中的r3、式(4)中的r1和r2、式(6)中的r1、式(7)中的r1、r2和r3、式(11)中的r4和r5中的取代基各自独立地选自羟基、磺酸基或卤素原子,所述卤素原子为f、cl、br、i中的任意一种;

3.根据权利要求1所述的一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物,其特征在于,还包括:式(12)所示的四苯基甲烷结构单元、式(13)所示的9,9'-螺二芴结构单元、式(14)所示的三蝶烯结构单元、式(15)所示的三氟甲基结构单元、式(16)所示的联多苯结构单元、式(17)所示的间三联苯结构单元、式(18)所示的芴类结构单元、式(19)所示的咔唑类结构单元以及式(20)所示的二苯基烷烃类结构单元、式(21)所示的三苯基苯结构单元、式(22)所示的靛红结构单元、式(23)所示的邻三联苯结构单元中的任意一种或至少两种组合,

4.根据权利要求1~3任一项所述的一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物,其特征在于,所述基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物的质均分子量为0.1万~100万;

5.一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:使单体发生聚合反应,所述单体包括式(24)所示的间三联苯单体,其中,r1至r12中的至少一个取代基为卤素,其余取代基各自独立地选自氢、羟基、c1~c10的烷基中的任意一种,所述卤素为f、cl、br、i中的任意一种;

6.根据权利要求5所述的一种基于卤代间三联苯基团的阳离子聚合物的制备方法,其特征在于,所述单体还包括:式(29)所示的四苯基甲烷单体、式(30)所示的9,9'-螺二芴单体、式(31)所示的三蝶烯单体,式(32)所示的三氟甲基酮类单体、式(33)所示的联多苯单体、式(34)所示的间三联苯单体、式(35)所示的芴类单体、式(36)所示的咔唑类单体、式(37)所示的二苯基烷烃类单体、式(38)三苯基苯单体、式(39)所式的靛红单体、式(40)所示的邻三联苯单体中的任意一种或至少两种组合,

7....

【专利技术属性】
技术研发人员:孙立成唐堂王志威
申请(专利权)人:西湖大学
类型:发明
国别省市:

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