分享到:

相转化法制膜过程的膜结构形态调控与优化

沉浸凝胶法是最主要的制造超滤膜的方法。这种工艺涉及到传热、传质以及相转变等多种复杂过程,但迄今制膜仍以经验试差为主,新膜开发周期长,研制工作量大。此外,用沉浸凝胶法制备超滤膜,除早期用非溶剂、溶剂和聚合物三元组分制造外,目前大都采用在三元组分基础上,再添加其他溶剂或非溶剂,来调节膜的结构,减少膜的皮层缺陷,以改善膜的渗透分离性能。本实验应用理论分析和实验相结合的方法,系统地研究了相转化成膜过程中各种影响因素对膜的结构及性能的影响,从而优化了制膜工艺,得到了不同性能的超滤膜和纳滤膜。本文首先从热力学、传质动力学、相分离机理几方面综述了浸入凝胶过程中聚合物膜形成机理的研究现状,在此理论指导下,进行实验研究。以聚醚砜(PES)/二甲基乙酰胺(DMAc)/乙二醇二甲醚(DGDE)/聚乙二醇(PEG)/水为成膜体系,制备小孔径超滤膜。研究了铸膜液配方、制备条件对成膜性能的影响。结果表明:随着聚醚砜(PES)含量增大,膜的通量逐渐减小,截留  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

全固态锂离子电池与锂硫电池关键材料的相转化法制备与表征

锂离子电池是能量高效转化与储存的关键器件,其在便携式电子器件、电动汽车等领域已经具有成功的商业化应用。但是,其未来的进一步规模化发展仍然面临着严峻的挑战。一方面,传统的锂离子电池均以有机电解液作为电解质,存在漏液的风险和易燃的特性,给锂离子电池造成了安全隐患。另一方面,传统锂离子电池正极材料的理论比容量相对较低,且锂资源成本较高,这对锂离子电池的应用是不利的。本论文针对上述问题,选取了高安全性能的全固态锂离子电池和高理论比容量、低成本的锂硫电池作为主要的研究方向。在这两类电池关键材料的制备上,均采用了相转化技术,即通过溶剂与非溶剂间的相互扩散,形成具有特殊微观形貌的薄膜材料。在全固态电池中,利用相转化法制备出了固体电解质薄膜,其一体化的双层(直通孔层与致密层)结构增大了电解质与复合电极的接触面积,为全固态电池的构造提供了新的思路。在锂硫电池中,相转化法充分发挥了其造孔优势,制备出了内部相互连通的三维多孔电极,优化了锂硫电池的电化...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

溶液相转化法制备PVDF微孔膜过程中的结构控制及其性能研究

聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有优异的力学强度、化学稳定性、耐辐射特性、耐热性等特点,已成为目前应用最广泛的聚合物膜材料之一。对于溶液相转化法制备PVDF膜,工艺条件简单,容易成膜,但是存在着膜结构难控制、重复性差而且膜强度低的缺点。针对存在的问题,本论文主要对溶液相转化制备PVDF微孔膜过程中各工艺条件对成膜相分离行为以及膜结构的影响进行系统地研究,得出PVDF成膜机理以及各工艺条件、相分离行为和膜结构的关系,达到从根本上控制膜结构的目的。在上述成膜机理和成膜规律的基础上,制备了性能优良、结构可控的均质PVDF平板微孔膜和PVDF平板复合膜,并且在实际的应用过程中考察膜的性能。考察了单个因素对PVDF成膜过程中相分离行为以及最终膜结构的影响。采用光散射浊度仪和光透射仪测定了制膜液体系热力学性质和成膜过程的动力学过程,结合得到的膜的结构和性能,发现PVDF浓度、凝固浴组成、添加剂种类和含量对PVDF铸膜液相分离过程、膜结构有很大的...  (本文共225页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

相转化法制备碳基膜材料及电化学性能研究

近年来,以锂离子电池和锂硫电池为代表性的储能设备得到迅猛发展,对电池的能量密度、功率密度和稳定性提出了更高的要求。开发具有容量高、离子和电子转移速率快和循环周期长的电极材料对于改善能量密度、功率密度及稳定性至关重要。传统的粉末材料在充放电过程容易从集流体上剥离,而且需要加入粘结剂等不导电物质,造成电化学性能低下。大量使用Al/Cu等金属作为集流体增加了电极的重量和成本。相转化法构建的多孔膜广泛已用在气体分离和水处理等方向,包括较薄的皮层和多孔支撑层。由于多孔和交织骨架的特性,致密层充当集流体,多孔层负载活性物质,节省导电剂、粘结剂和集流体使用,因此多孔膜作为锂离子电池和锂硫电池电极材料具有广泛应用前景。首先通过相转化法制备得到Fe_3C掺杂非对称多孔碳膜(Fe_3C/APCM)一体化材料。通过对碳化温度和电极厚度的探究,发现Fe_3C/APCM-100材料在碳化温度800°C下具有最高的倍率性能和循环稳定性。材料由致密层、指状孔...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

多孔金属镍的相转化法制备及其电催化水分解性能的研究

氢能是最有望替代化石能源的理想能源之一,其优点是清洁可循环、适用范围广、可无限供应等。电催化分解水是工业上生产高纯氢的最主要途径之一,它包含水还原产氢反应(HER)和水氧化产氧反应(OER)。目前,在电解水制氢领域中催化性能最佳的材料是贵金属及其氧化物,如Pt、Ru02、Ir02,但由于其价格昂贵且地球储量低,限制了其在工业电解水中的大规模应用。因此,开发高效且稳定的非贵金属催化材料成为了当前清洁能源领域的研究热点。镍基材料被广泛地用于碱性电解水反应中,其中多数以商业的泡沫镍为多孔基底,通过化学或者电化学的方法在其骨架上生长纳米物种,增大其表面积,提高电极的催化活性和电解水效率。但是,多孔镍基底的研究并未得到太多的关注。因此,本论文采用相转化流延法制备多孔镍电极并围绕其电催化水分解性能展开研究。第一章简要介绍了电催化水分解领域的非贵金属材料的研究现状和发展趋势,相转化法制备多孔材料的原理,并提出了本论文的主要研究内容。第二章采用...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

直孔电极和多孔铜集流体的溶液相转化法制备与表征

锂二次电池是重要的电化学储能体系,如今的商业化应用对其能量密度和功率密度有更高的要求。提高能量密度和功率密度的方法之一是从成型工艺和装配技术的角度入手优化电极的微结构。当电极上的活性物质负载量较大且处于大倍率充放电时,电极中曲折的孔道将会阻碍锂离子的液相扩散,导致锂离子分布不均而存在浓差极化。针对这一问题,本文从成型工艺的角度出发,利用溶液相转化法成型具有直孔结构的LiFeP04电极并研究了直孔对电极电化学性能的影响。另一种提高能量密度以及功率密度的方法是优化正、负极材料,即从电极材料入手。锂金属因具有极高的理论能量密度和极低的氧化还原电位而被认为是理想的负极材料。然而,锂金属负极中枝晶的不可控生长给电池体系造成了潜在的短路风险。针对这一问题,本文提出了利用溶液相转化法成型多孔铜集流体,以抑制枝晶的产生和生长,优化锂金属负极的电化学性能。本论文的第一部分内容是利用溶液相转化法制备多孔LiFePO4电极,主要探究了溶液相转化法的成...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>