李永峰
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麦荣坚
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余林
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郝志峰
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谭朗
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苏嘉成
材料导报
对用溶胶-凝胶法制备的HSiW-SiO2催化剂,首先由红外光谱和紫外漫反射光谱发现钨硅酸Keggin结构中4种特征的氧键依然存在,从而证明制备的HSiW-SiO2催化剂中,钨硅酸活性中心依然保持Keggin结构.在此基础上对用溶胶-凝胶法制备的HSiW-SiO2和用浸渍法制备的HSiW/SiO2进行了水相中钨硅酸流失率考察,结果表明,HSiW-SiO2催化剂的流失率基本保持在0.94%～1.O7%,而HSiW/SiO2催化剂的流失率为3.27%,两者相差3倍多,从而证明用溶胶-凝胶法制备的负载型钨硅酸催化剂能够更好地防止钨硅酸活性中心在水相反应中的流失.
关键词:
溶胶-凝胶法
,
Keggin结构
,
钨硅酸
,
流失率
郜雪松
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罗锋
,
杨叶华
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龚兴厚
,
胡涛
,
吴崇刚
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.01.005
作为含有多金属氧酸Keggin分子构型的固体强酸，杂多酸(HPAs)具有优异的吸水性、质子传导性(cp )、机械、热及化学稳定性。HPA掺杂陶瓷或聚合物质子交换膜(PEMs)可以有效提高复合 PEMs 的亲水性、cp、燃料阻隔性、机械、热及化学稳定性，同时显著降低其cp 及燃料阻隔性的温度与湿度依赖性。当 HPA掺杂陶瓷时，两者之间的氢键作用导致 HPA在基体中的流失率低、分散性强且掺杂量高，此时复合PEMs的cp(10-1 S/cm数量级)较基体 PEMs(10-3~10-2 S/cm)大幅升高；而当 HPA 掺杂磺化聚合物时，两者之间的静电排斥力造成 HPA在基体中的流失率高、分散性差且掺杂量低，此时复合 PEMs 的cp (10-1 S/cm数量级)较基体PEMs(10-2~10-1 S/cm)仅小幅升高。为了有效降低 HPA在聚合物基体中的流失率，可以采用聚合物膜“三明治”状包覆复合PEMs、盐化 HPA、改性基体或通过第三组分负载 HPA以分别在 HPA 与基体或负载之间形成氢键或静电引力等手段；对于 HPA的负载改性，由于陶瓷或聚合物负载在基体中易团簇，相应地 HPA 在基体中的分散性与掺杂量并未提高。有时采用HPA与吸水性较强的磷酸共掺杂陶瓷基体或负载，以协同提高复合 PEMs 的cp ，然而效果并不显著。以上各种结构的 HPA 掺杂PEMs通常由溶液浇铸法、自组装法、溶胶-凝胶法及浸润法等制备；不同方法往往相互关联，即制备过程可能涉及两种或3种方法的耦合使用。改性 HPA或其负载以显著提高 HPA在磺化聚合物基体中的分散性与掺杂量，借此构建全新、高效的质子传输通道形态以实现复合PEMs的超高cp(100 S/cm数量级)，是今后PEMs技术的重点发展方向之一。
关键词:
质子交换膜
,
杂多酸
,
掺杂
,
质子传导性
,
流失率
