探究交联聚乙烯亚胺-钴络合物膜的制备及性能

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1、浙江大学硕士学位论文交联聚乙烯亚胺-钴络合物膜的制备及性能姓名：朱青申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：申屠宝卿20060501—————塑坠兰型塑型二—————』譬娅乏637摘要聚乙烯亚胺(PEI)是一种含有亚胺基的水溶性高分子，其亚胺摹易‘，钻离子络合，形成聚乙烯亚胺一钴(PEI．Co)络合物。PEI—Co络合物可选择十牛地与氧发生可逆的结合和解离反应，是有效的氧载体，可用丁修饰燃料电池中的氧电极，以增加电极附近的氧浓度，从而提高氧的还原电流。但PEI—Co络合物溶十水，在燃料电池排水过程中易于流失，不适用于修饰氧电极。奉文采用交联法探索爿i浴于水的PEI膜及PEI．Co络合物的制

2、各方法、影响因素，交联PEI．Co络合物在水中的溶胀特性，并研究交联PEI．Co络合物修饰氧电极的还原行为。PEl的亚胺基与聚环氧氯冈烷(PECH)的氯甲是反应得到交联的PEI膜，二甲基甲酰胺为交联反应的溶剂，交联反应温度为100。C，反应时『剐以3小时为。白：。研究了温度、时问和钴离子浓度对交联PEI膜络合钴离了量的影u向。结果表明，交联PEI和钻离子的络合量与浴液中钻离了浓度密切相火。当钴离子浓度增加时，平衡络含量增加。随着温度的升高，交联PEI和钴离子的平衡络合量减少．，将平衡络合量用Langmuir模型进行拟合，计算出不同温度卜的吸附平衡常数，结果发现随温度升高，平衡常数降低。n及附

3、过程的焓和熵分别为一13kl·mol。和．107J·m01。1·K～。研究了交联PEI—Co络合物膜在水巾的溶胀行为，并和未与钴离予络合的交联PEI膜进行了比较。结果表明，PEI．Co络合物膜在水中具有较好的溶胀性能，其半衡溶胀度随交联PEI—Co络合物膜qjPEI含量的增加而增大，PEI／PECH摩尔比为O27州，平衡溶胀度为O87mol％，PEI／PECH摩尔比为O．90时平衡溶胀度为1．80lnol％，但小于未与钴离了络合的交联PEI膜。随膜厚增加、温度升高，PEI．Co络合物膜在水中的平衡溶胀度变化不人。讨论了水存PEI．Co络合物膜q。的扩散机理，发现基本符合Fiekian定律，计

4、算得到水在PEI中的扩散活化能为40．4kJ／mol。当用PEI．Co络合物膜修饰氧电檄时，电极电流显著增加，而末与钻离f络合的PEI膜修饰氧电极时，电流减小，说明未与钴离子络合的PEI膜不具柯富集氧气的作用，而PEI．Co络合物膜能与氰发生可逆的结合反应，使电极附近氰浓度增加，还原电流提高。父键词：聚乙烯亚胺．钻络合物：膜；制备；。陀能浙江人学坝”学位论殳AbstractPolyethylenimine(PEI)isawater-solublepolymerwithiminegroups．IminegroupsinPEIcar!complexwithcobaltionsandformPEI

5、—Cocomplex，PEI—Cocomplexdisplaysreversibleoxygen-bindingproperlies。whichcouldbeusedtomodi每theoxygenelectrodetoincreasetheconcentrationofoxygenandincreasethereductioncurrentofoxygenelectrode．However,PEI—Cocomplexiswater-solubleandcouldbeeasilywashedawaywhenthewaterproducedinfilelcelldrainedaway，whic

6、himpedestheapplicationofPEI—Cocomplexinthemodificationofoxygenelectrode．Inthisthesis，thewater-insolublePEI-Cocomplexwasprepared，theswellingbehaviorofPEI-CocomplexinwaterandthereductionbehavioroftheoxygenelectrodemodifiedbyPEI—Cocomplexwerestudied．Cross—linkedPEImembranewaspreparedthroughthereaction

7、betweensecondaryaminogroupsinPElwithchloromethylgroupsinpolyepichlorohydrin(PECti)Thesolventusedis怼N-dimethylformamide．thecross—linkingtemperatureandtimeare100。Cand3h，respectively．Thecomplexationreactionofc