纳米复合聚合物电解质的电化学研究

聚合物电解质在制备高能密度全固态铿电池、光电化学器件、气体传感器和电化学半导体等器件显示了重要的应用前景，成为近期的研究热点之一。然而，人们目前对聚合物电解质中离子传输、导电机理及电极界面动力学等问题的了解有限，这严重阻碍高性能聚合物电解质的研究和开发。本论文研究工作主要集中在纳米复合聚合物电解质中离子传输和导电机理的研究，内容和创新点表现在以下几个方面：1、设计制备了形状可控的纳米级金微带电极和铂、碳纤维微盘阵列电极。操作相对简单，在普通实验室中就可以制备，电极通过研磨就可以重复多次使用。2、选择四种不同分子量的PEG作为聚合物本体，杂多酸纳米粒子作为添加剂，和铿盐组成了有机一无机纳米复合聚合物电解质。用微盘电极的计时电流方法求出了杂多酸纳米粒子在聚合物电解质中的扩散系数，利用DSC技术和FT-IR光谱解释了离子之间相互作用的机理和电导率提高的原因。3、合成出不同侧链长的梳状丙烯酸铿／甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚醋聚合物电解质。用DSC，TGA和交流阻抗研究了纳米SiO2掺杂的梳状聚合物电解质的电化学和热力学性质。给出了铿离子在纳米复合聚合物电解质中随纳米SiO2含量变化的传输模型。黑抉巍一淤呱4、将聚环氧乙烷，盐和多壁碳纳米管掺杂在一起，制备出一种离子一电子混合导电的聚合物电解质纳米杂化薄膜。用贫流阻抗和DSC技术表征了杂化薄膜的导电性质和热力学行为，给出了体系的等效电路，解释了电导率增加的原因。5、将多壁碳纳米管和碳微珠分别和室温离子液体混合制备了两种无机／有机的纳米复合材料：多壁碳纳米管／离子液体和碳微珠／离子液体。利用交流阻抗技术研究了无机／有机的纳米复合材料的导电机理。用这两种复合材料制备的酶电极可以获得酶的直接电化学，且能够催化O2和H2O2的还原。