论文部分内容阅读
随着现代文明的发展,如石油、煤、天然气等这些耗竭性重要能源逐渐匮乏,人类面临经济发展与能源短缺的双重压力,面对日益严重的能源危机和环境危机,寻找新的可替代绿色能源已经迫在眉睫。氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体,引起了人们的广泛关注。制氢,储氢及用氢技术不断发展,但是,氢能至今未能得到大规模的应用,主要的制约因素就是储氢技术还不能满足实际应用要求。为了攻克储氢难题,众多种类的储氢材料相继被制备出来,但这些材料都存在一定的缺点。因此,本研究试图从天然高分子入手,利用天然高分子廉价易得及其结构上的一些特点,通过化学改性制备多孔材料,并对其储氢性能作初步探讨。 本研究以乙基纤维素(EC)为原材料,通过无催化剂方法与苯酐(PA)发生酯化反应,将双羧基苯环结构引入EC分子链中。通过单因素实验讨论了各影响因素对苯酐酯化乙基纤维素(ECPA)表观取代度的影响,结果表明制备ECPA的最佳条件为:反应温度110℃,反应时间8h,mEC∶ mPA=1∶1,EC浓度1g/ml,在此条件下ECPA的表观取代度为0.24。对不同表观取代度ECPA的表征结果显示:红外图谱中出现明显的羰基相关吸收峰和苯环振动峰,核磁共振氢谱也同样出现双羧基苯环的相关质子峰,表明双羧基苯环结构成功引入到EC分子链中;ECPA分子量相对于EC有所下降;ECPA出现新的聚集态结构,而原本存在于EC中的聚集结构则有微弱的减弱趋势; ECPA的热稳定性有所下降,主要归结于酯键的热分解;酯化改性破坏了EC的致密结构,并且随着取代度的增加,破坏越严重,ECPA表面呈现疏松粗糙的状态,高取代度ECPA表面可见层状堆积结构。这种疏松粗糙的结构显然提高了材料的比表面积从而有利于气体/液体吸附的。 为了将Zn元素引入ECPA中并同时提高ECPA的比表面积,本研究利用ECPA分子链上的羧基可以和Zn2+发生配位,将不同摩尔量的Zn2+与ECPA通过络合反应制备出ECPA-Zn。对ECPA-Zn的表征结果显示: ECPA与Zn2+发生了配位反应,ECPA分子中部分键能 被改变,苯环在络合过程中保存良好;ECPA-Zn结晶度高于ECPA,并且随着Zn2+量的增加,其结晶度和结晶结构等发生(晶粒大小,结构,结晶度等)明显改变,主要体现在结晶度和结晶XRD衍射图谱两方面;当Zn2+量很少时,ECPA-Zn在低于300℃之前热稳定性较ECPA好,但随着Zn2+量的增加,ECPA-Zn的热稳定性呈现逐渐下降的趋势;当Zn2+量很少时,ECPA-Zn颗粒呈现片状堆积状态,随着Zn2+量的增加,ECPA-Zn的颗粒逐向网络结构转变,并且随着Zn2+量的增加,孔隙度也增多; ECPA-Zn的比表面积比ECPA有所提高,当ECPA-Zn变为网络结构时,比表面积提高比较明显,最大为0.3590 m2/g。为了扩展乙基纤维素在静电纺丝领域的应用,本研究利用MMA和MA对ECPA进行接枝改性,结果显示:接枝率和转化率随着MMA比例的增加而增大; MMA/MA接枝改性使ECPA的热稳定性有所下降,ECPA-MMA/MA的热稳定性与MMA和MA的体积比有关;ECPA-MMA/MA玻璃化转变温度相对ECPA明显下降,并且会向接枝单体聚合物的玻璃化转变温度靠近。ECPA接枝MMA/MA聚合物在无溶剂静电纺丝试验中已经取得一定效果。