《磺化苯乙烯嵌段共聚物的微結構與性能的NMR研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由馮繼文擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磺化苯乙烯嵌段共聚物的微結構與性能的NMR研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馮繼文
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
質子交換膜（PEM）是燃料電池的核心組件之一，其質子導電能力與材料納米尺度的微結構密切相關。含離子基團的嵌段共聚高分子由於能夠自組裝成可調控的長程有序的質子（或水分子）傳導網路，從而呈顯出增強的質子導電能力。本項目擬以兩類典型的磺化嵌段共聚物為研究對象，著重研究晶體和非晶兩類不同疏水基體對水通道結構和水運動性的影響，了解基底性質或結構與水通道結構之間的相互關係。利用多種固體NMR技術（NMR譜和弛豫參數測量）並結合TEM、x-ray、DSC等方法研究材料的微結構和鏈段動力學、水分子擴散運動的性質以及水分子與高分子之間的相互作用；研究微結構與質子導電之間的關係，探索相形成規律和相分離的機理，為材料改性和設計高導電性能的高分子質子交換膜提供依據。本課題屬於凝聚態物理、高分子科學和NMR的交叉學科。
結題摘要
質子交換膜（PEM）是燃料電池的核心組件之一，其質子導電能力與材料納米尺度的微結構密切相關。含離子基團的嵌段共聚高分子由於能夠自組裝成可調控的長程有序的質子（或水分子）傳導網路，從而呈顯出增強的質子導電能力。本項目以磺化嵌段共聚物為研究對象，利用多種固體NMR技術（NMR譜和弛豫參數測量）並結合TEM、x-ray、DSC等方法研究材料的微結構和鏈段動力學、水分子擴散運動的性質以及水分子與高分子之間的相互作用。 （1）利用活性陰離子聚合方法合成了一系列不同分子量和不同嵌段比的母體嵌段共聚物poly(styrene-b-isoprene)（PS-PI），在此基礎上獲得了母體聚合物選擇性氫化和磺化精確控制的最佳化工藝，得到了高質量的雙親性目標共聚物poly(styrenesulfonate-b-methylbutylene) (PSS-PMB)。（2）利用溶液澆鑄法製備了一系列的PSS-PMB導電薄膜，研究了多種調控因素下（嵌段聚合物分子量、嵌段比、磺化度、溫度和濕度等）質子導電的變化規律和質子交換膜的穩定性，獲得了較高的室溫質子導電。（3）利用多種NMR手段研究了質子交換膜中水的動力學信息, 發現在磺酸集團和水之間存在氫鍵相互作用和質子交換，這些相互連通的氫鍵網路為質子的長程輸運提供通道。本項目為材料改性和設計高導電性能的高分子質子交換膜提供依據。
