拓欢:带离子侧基的氮氧自由基聚合物的合成及性能研究论文

拓欢:带离子侧基的氮氧自由基聚合物的合成及性能研究论文

本文主要研究内容

作者拓欢(2019)在《带离子侧基的氮氧自由基聚合物的合成及性能研究》一文中研究指出:氮氧稳定自由基自20世纪60年代被发现以来,因其具有特殊的稳定性使它在辐射化学和自旋标记法等多方面得到了广泛的应用,尤其在电极材料方面的研究愈来愈多。而现今最有应用前景的自由基聚合物体系中2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氮氧自由基(TEMPO)是最典型的代表,其衍生物聚(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-甲基丙烯酸酯-1-氮氧自由基)(PTMA)被表征为锂离子电池的一类新型阴极活性材料,同样具有TEMPO结构的聚(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-丙烯酰胺基-1-氮氧自由基)(PTAm)也在电极材料方面具有一定的优势。锂离子电池电极材料是二次电池的典型代表,具有绿色环保、可再生、使用效率高等优点。不同自由基聚合物结构对其导电性能有较大的影响。因此,通过合成不同结构的自由基聚合物,对组装成的锂离子扣式电池进行测试分析的基础性研究。采用无规共聚的聚合方法,合成带有酰氧基团的自由基聚合物PTMA,测试分析其结构以及性能。分别用阴离子盐苯乙烯磺酸钠(SSS)和阳离子盐二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)与4-甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯(TMPM)进行共聚,对合成的共聚物加以氧化,制得带有不同离子侧基的自由基聚合物聚(4-甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氮氧自由基-苯乙烯磺酸钠)(PTMA-co-PSS)和聚(4-甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氮氧自由基-二甲基二烯丙基氯化铵)(PTMA-co-PDMDAAC)。采用一系列表征手段对其结构及热学性能加以分析;将三种自由基聚合物作为锂离子电池电极材料,分析其相关电学性能。通过丙烯酰氯与4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶反应,合成带有酰胺基团的4-丙烯酰胺-2,2,6,6-四甲基哌啶(AATP),再以AATP为聚合单体,制备自由基聚合物聚(4-丙烯酰胺-2,2,6,6-四甲基哌啶)(PTAm),测试分析其结构以及性能。分别用阴离子盐SSS和阳离子盐DMDAAC与AATP进行共聚,对合成的共聚物加以氧化,制得带有不同离子侧基的自由基聚合物聚(4-丙烯酰胺-2,2,6,6-四甲基哌啶-苯乙烯磺酸钠)(PTAm-co-PSS)和聚(4-丙烯酰胺-2,2,6,6-四甲基哌啶-二甲基二烯丙基氯化铵)(PTAm-co-PDMDAAC)。采用一系列表征手段对其结构及热学性能加以分析;将三种自由基聚合物作为锂离子电池电极材料,分析其相关电学性能。结果表明:对合成的自由基聚合物PTMA、PTMA-co-PSS、PTMA-co-PDMDAAC,采用核磁氢谱、红外光谱、紫外可见光谱、凝胶渗透色谱、电子顺磁共振、X光电子能谱进行结构表征,确定合成了目标产物;通过SEM分析,在自由基PTMA主链上加入不同离子盐,自由基聚合物PTMA表面微孔状结构被填充呈片层状,从而加快了电子的转移;经热重分析表明,自由基聚合物具有良好的耐热性能,满足一般的使用温度条件;将自由基聚合物PTMA、PTMA-co-PSS和PTMA-co-PDMDAAC作为锂电池正极材料,分别组装成CR2025型扣式电池,使用电池程控测试仪及电化学工作站进行电池容量、交流阻抗测试,与自由基聚合物PTMA相比,带有不同离子侧基的自由基聚合物PTMA-co-PSS和PTMA-co-PDMDAAC的电学性能较优。对合成的AATP以及自由基聚合物PTAm、PTAm-co-PSS、PTAm-co-PDMDAAC,采用核磁氢谱、红外光谱、凝胶渗透色谱、电子顺磁共振、X光电子能谱进行结构表征,确定合成了目标产物;通过SEM分析,在自由基PTAm主链上加入不同离子盐,自由基聚合物PTAm表面开裂的层状结构被联结呈块状;经热重分析表明,自由基聚合物具有良好的耐热性能,满足一般的使用温度条件;将自由基聚合物PTAm、PTAm-co-PSS和PTAm-co-PDMDAAC作为锂电池正极材料,分别组装成CR2025型扣式电池,使用电池程控测试仪及电化学工作站进行电池容量、交流阻抗测试,与自由基聚合物PTAm相比,带有不同离子侧基的自由基聚合物PTAm-co-PSS和PTAm-co-PDMDAAC的电学性能较优。

Abstract

dan yang wen ding zi you ji zi 20shi ji 60nian dai bei fa xian yi lai ,yin ji ju you te shu de wen ding xing shi ta zai fu she hua xue he zi xuan biao ji fa deng duo fang mian de dao le an fan de ying yong ,you ji zai dian ji cai liao fang mian de yan jiu yu lai yu duo 。er xian jin zui you ying yong qian jing de zi you ji ju ge wu ti ji zhong 2,2,6,6-si jia ji pai ding -1-dan yang zi you ji (TEMPO)shi zui dian xing de dai biao ,ji yan sheng wu ju (2,2,6,6-si jia ji pai ding -4-jia ji bing xi suan zhi -1-dan yang zi you ji )(PTMA)bei biao zheng wei li li zi dian chi de yi lei xin xing yin ji huo xing cai liao ,tong yang ju you TEMPOjie gou de ju (2,2,6,6-si jia ji pai ding -4-bing xi xian an ji -1-dan yang zi you ji )(PTAm)ye zai dian ji cai liao fang mian ju you yi ding de you shi 。li li zi dian chi dian ji cai liao shi er ci dian chi de dian xing dai biao ,ju you lu se huan bao 、ke zai sheng 、shi yong xiao lv gao deng you dian 。bu tong zi you ji ju ge wu jie gou dui ji dao dian xing neng you jiao da de ying xiang 。yin ci ,tong guo ge cheng bu tong jie gou de zi you ji ju ge wu ,dui zu zhuang cheng de li li zi kou shi dian chi jin hang ce shi fen xi de ji chu xing yan jiu 。cai yong mo gui gong ju de ju ge fang fa ,ge cheng dai you xian yang ji tuan de zi you ji ju ge wu PTMA,ce shi fen xi ji jie gou yi ji xing neng 。fen bie yong yin li zi yan ben yi xi huang suan na (SSS)he yang li zi yan er jia ji er xi bing ji lv hua an (DMDAAC)yu 4-jia ji bing xi suan -2,2,6,6-si jia ji pai ding chun zhi (TMPM)jin hang gong ju ,dui ge cheng de gong ju wu jia yi yang hua ,zhi de dai you bu tong li zi ce ji de zi you ji ju ge wu ju (4-jia ji bing xi suan -2,2,6,6-si jia ji pai ding -1-dan yang zi you ji -ben yi xi huang suan na )(PTMA-co-PSS)he ju (4-jia ji bing xi suan -2,2,6,6-si jia ji pai ding -1-dan yang zi you ji -er jia ji er xi bing ji lv hua an )(PTMA-co-PDMDAAC)。cai yong yi ji lie biao zheng shou duan dui ji jie gou ji re xue xing neng jia yi fen xi ;jiang san chong zi you ji ju ge wu zuo wei li li zi dian chi dian ji cai liao ,fen xi ji xiang guan dian xue xing neng 。tong guo bing xi xian lv yu 4-an ji -2,2,6,6-si jia ji pai ding fan ying ,ge cheng dai you xian an ji tuan de 4-bing xi xian an -2,2,6,6-si jia ji pai ding (AATP),zai yi AATPwei ju ge chan ti ,zhi bei zi you ji ju ge wu ju (4-bing xi xian an -2,2,6,6-si jia ji pai ding )(PTAm),ce shi fen xi ji jie gou yi ji xing neng 。fen bie yong yin li zi yan SSShe yang li zi yan DMDAACyu AATPjin hang gong ju ,dui ge cheng de gong ju wu jia yi yang hua ,zhi de dai you bu tong li zi ce ji de zi you ji ju ge wu ju (4-bing xi xian an -2,2,6,6-si jia ji pai ding -ben yi xi huang suan na )(PTAm-co-PSS)he ju (4-bing xi xian an -2,2,6,6-si jia ji pai ding -er jia ji er xi bing ji lv hua an )(PTAm-co-PDMDAAC)。cai yong yi ji lie biao zheng shou duan dui ji jie gou ji re xue xing neng jia yi fen xi ;jiang san chong zi you ji ju ge wu zuo wei li li zi dian chi dian ji cai liao ,fen xi ji xiang guan dian xue xing neng 。jie guo biao ming :dui ge cheng de zi you ji ju ge wu PTMA、PTMA-co-PSS、PTMA-co-PDMDAAC,cai yong he ci qing pu 、gong wai guang pu 、zi wai ke jian guang pu 、ning jiao shen tou se pu 、dian zi shun ci gong zhen 、Xguang dian zi neng pu jin hang jie gou biao zheng ,que ding ge cheng le mu biao chan wu ;tong guo SEMfen xi ,zai zi you ji PTMAzhu lian shang jia ru bu tong li zi yan ,zi you ji ju ge wu PTMAbiao mian wei kong zhuang jie gou bei tian chong cheng pian ceng zhuang ,cong er jia kuai le dian zi de zhuai yi ;jing re chong fen xi biao ming ,zi you ji ju ge wu ju you liang hao de nai re xing neng ,man zu yi ban de shi yong wen du tiao jian ;jiang zi you ji ju ge wu PTMA、PTMA-co-PSShe PTMA-co-PDMDAACzuo wei li dian chi zheng ji cai liao ,fen bie zu zhuang cheng CR2025xing kou shi dian chi ,shi yong dian chi cheng kong ce shi yi ji dian hua xue gong zuo zhan jin hang dian chi rong liang 、jiao liu zu kang ce shi ,yu zi you ji ju ge wu PTMAxiang bi ,dai you bu tong li zi ce ji de zi you ji ju ge wu PTMA-co-PSShe PTMA-co-PDMDAACde dian xue xing neng jiao you 。dui ge cheng de AATPyi ji zi you ji ju ge wu PTAm、PTAm-co-PSS、PTAm-co-PDMDAAC,cai yong he ci qing pu 、gong wai guang pu 、ning jiao shen tou se pu 、dian zi shun ci gong zhen 、Xguang dian zi neng pu jin hang jie gou biao zheng ,que ding ge cheng le mu biao chan wu ;tong guo SEMfen xi ,zai zi you ji PTAmzhu lian shang jia ru bu tong li zi yan ,zi you ji ju ge wu PTAmbiao mian kai lie de ceng zhuang jie gou bei lian jie cheng kuai zhuang ;jing re chong fen xi biao ming ,zi you ji ju ge wu ju you liang hao de nai re xing neng ,man zu yi ban de shi yong wen du tiao jian ;jiang zi you ji ju ge wu PTAm、PTAm-co-PSShe PTAm-co-PDMDAACzuo wei li dian chi zheng ji cai liao ,fen bie zu zhuang cheng CR2025xing kou shi dian chi ,shi yong dian chi cheng kong ce shi yi ji dian hua xue gong zuo zhan jin hang dian chi rong liang 、jiao liu zu kang ce shi ,yu zi you ji ju ge wu PTAmxiang bi ,dai you bu tong li zi ce ji de zi you ji ju ge wu PTAm-co-PSShe PTAm-co-PDMDAACde dian xue xing neng jiao you 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自陕西科技大学的拓欢,发表于刊物陕西科技大学2019-07-15论文,是一篇关于氮氧自由基论文,侧链型聚合物论文,无规共聚论文,电化学性能论文,陕西科技大学2019-07-15论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自陕西科技大学2019-07-15论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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