一种结构易调的季铵型阳离子聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于电催化技术领域，具体公开了一种结构易调的季铵型阳离子聚合物及其制备方法与应用。该季铵型阳离子聚合物由苯乙烯与苯乙烯衍生物共聚而成，其结构通式如式(1)所示：其中：2<m：n<8，且季铵型阳离子聚合物的分子量为10000‑15000Da；R表示季铵型阳离子。其可以通过改变苯乙烯与苯乙烯衍生物的比例获得不同阳离子密度的阳离子聚合物；同时，可以通过替换制备原料醇胺或烷基化试剂结构获得不同取代基结构的阳离子聚合物，以拓宽阳离子聚电解质的结构对电催化CO<subgt;2</subgt;还原性能的调控。修饰催化剂后制成的电极应用于膜电极电解器中，可大大提高电解过程中的电压稳定性和能量效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电催化，具体涉及一种结构易调的季铵型阳离子聚合物及其制备方法与应用。

技术介绍

1、高分子科学在化学结构、构象和链长上的细微变化表现出的高度可调特性。利用精细的合成化学可以使得聚合物在设计时考虑到其特定应用领域，合理地优化聚合物的结构。在非均相催化领域(例如电催化co2还原)，聚合物最常被合成含离子的聚合物，即离聚物，它们可以与电催化剂层结合并调节离子传输。

2、室温电催化co2还原主要在水系电解液中进行，根据ph值不同可以将电解液分为碱性、中性和酸性电解液。目前酸性电解液的相关研究备受关注，其中无碱金属的酸性电解液因其具有高的co2利用率、能量效率和电解稳定性被广泛关注。但是由于在动力学上h+还原比co2还原更有利，因此在强酸性条件下进行最大的挑战之一是如何抑制析氢反应。通过在催化剂表面修饰阳离子聚合物，能够阻碍h+向催化剂表面的传质，同时提高催化剂表面电场强度，有望实现无金属离子的酸性条件下的co2电化学还原。因此，开发一种结构易调的阳离子聚合物合成路线，根据对电催化co2还原性能调控效果，合理优化聚合物结构是极具意义的。...

【技术保护点】

1.一种季铵型阳离子聚合物，其特征在于，其结构通式如式(1)所示：

2.根据权利要求1所述的季铵型阳离子聚合物，其特征在于，所述R选自如下化学结构之一：

3.一种如权利要求1或2所述的季铵型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的季铵型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述醇胺选自N,N-二甲基乙醇胺、3-羟基-1-甲基四氢吡咯、N-(2-羟乙基)-吡咯烷、N,N-二甲基甲醇胺、N-丙基-N-甲基乙醇胺、1-(乙基(甲基)氨基)丙-2-醇中的至少一种；和/或，所述对氯甲基苯乙烯与醇胺的摩尔比为1：(1...

【技术特征摘要】

1.一种季铵型阳离子聚合物，其特征在于，其结构通式如式(1)所示：

2.根据权利要求1所述的季铵型阳离子聚合物，其特征在于，所述r选自如下化学结构之一：

3.一种如权利要求1或2所述的季铵型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的季铵型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述醇胺选自n,n-二甲基乙醇胺、3-羟基-1-甲基四氢吡咯、n-(2-羟乙基)-吡咯烷、n,n-二甲基甲醇胺、n-丙基-n-甲基乙醇胺、1-(乙基(甲基)氨基)丙-2-醇中的至少一种；和/或，所述对氯甲基苯乙烯与醇胺的摩尔比为1：(1.1-1.5)。

5.根据权利要求3或4所述的季铵型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述williamson醚合成反应的温度为50-70℃。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾均，颜以滢，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：