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功能高分子膜的制备及在电合成中的应用

作　者: 石素宇
导　师: 陈震
学　校: 福建师范大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 双极膜电氧化酞菁铜乙酰基二茂铁磷酸化
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

聚丙烯酸(PAA)和羧甲基纤维素钠(CMC)共混后以三价铬离子改性,制备了mPAA/CMC阳离子交换膜；以戊二醛和正二丁基二氯化锡改性壳聚糖(CS),制备了阴离子交换膜(mCS)溶胶。采用流延法制得mPAA/CMC-mCS双极膜。IR分析表明,双极膜阴阳两膜层分别含有-NRH2+和-COO-官能团。膜特性研究表明,双极膜具有较高的离子交换容量和较好的离子渗透性。将该双极膜应用于电解制备四甲基氢氧化铵(TMAH)。以五氧化二磷,磷酸三乙酯和磷酸为反应剂,制备了磷酸化海藻酸钠,经三价铬离子改性后作为阳膜(mSA)；以甲醛、二乙胺改性聚丙烯酰胺制备了阴膜(mPAM)溶胶。将阴膜溶胶流延于阳膜上制得磷酸化mSA/mPAM双极膜。IR与接触角的分析结果表明,SA经磷酸化后,亲水性能显著提高。膜特性研究表明,双极膜具有较高的离子交换容量和离子渗透性。以mSA/mPAM双极膜为电解槽的隔膜,电氧化淀粉为双醛淀粉。柔性链高分子聚乙二醇(PEG)分别与阳离子交换膜层羧甲基纤维素钠(CMC)、阴离子交换膜层壳聚糖(CS)共混以增强界面的相容性和膜的机械性能。以金属有机高分子多羧基酞菁铜(CuPc)改性CMC、乙酰基二茂铁改性CS,采用流延法制备了CuPc-mCMC/mCS双极膜。双极膜溶胀性和热重分析结果表明膜改性后稳定性能得到了提高。膜交流阻抗、I-V工作曲线的测定结果表明该双极膜阻抗及工作电压均较小。双极膜经改性具有较高的离子渗透性能。以CuPc-mCMC/mCS双极膜作为电解槽隔膜,在超声波高频振荡下生成的MnO2以纳米尺寸分散在溶液中,可氧化二甘醇为二甘醇酸。实验结果表明,反应时间、反应温度和电流密度对产率和电流效率均有影响。电流密度为17mA·cm-2时,60℃水浴下反应2.5h,产率达90.2%,高于相同条件以Nafion膜为隔膜的产率。与传统方法相比,反应条件温和且能有效利用能源。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-5
中文文摘  5-8
目录  8-10
第0章绪论  10-20
第一章 mPAA/CMC-mCS双极膜的制备及其在电合成TMAH中的应用  20-32
  1.1 试剂与仪器  20
  1.2 mPAA/CMC-mCS双极膜的制备与表征  20-22
  1.3 mPAA/CMC-mCS双极膜在电合成TMAH的应用  22-24
  1.4 结果与讨论  24-31
  1.5 本章小结  31-32
第二章 mSA/mPAM双极膜电解槽中电合成双醛淀粉  32-42
  2.1 前言  32
  2.2 试剂与仪器  32-33
  2.3 mSA/mPAM双极膜的制备以及表征  33-34
  2.4 mSA/mPAM双极膜为隔膜电合成双醛淀粉  34-35
  2.5 结果与讨论  35-41
  2.6 本章小结  41-42
第三章多羧基酞菁铜、乙酰基二茂铁改性CMC/CS双极膜的制备及表征  42-54
  3.1 前言  42-43
  3.2 试剂与仪器  43
  3.3 CuPc-mCMC/mCS双极膜的制备  43-44
  3.4 CuPc-mCMC/mCS双极膜的性能测定  44-45
  3.5 结果分析  45-53
  3.6 本章小结  53-54
第四章纳米MnO_2为氧化剂槽内电氧化二甘醇合成二甘醇酸  54-60
  4.1 前言  54
  4.2 CuPc-mCMC/mCS隔膜槽电氧化制备二甘醇酸  54-56
  4.3 结果与讨论  56-58
  4.4 本章小结  58-60
第五章结论  60-62
参考文献  62-68
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  68-70
致谢  70-72
个人简历  72-74

功能高分子膜的制备及在电合成中的应用

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