醇水混合溶剂中碱性聚合物电解质独特的溶解行为
乙醇与水任意比互溶的原因
乙醇与水任意比互溶的原因引言乙醇（C2H5OH）与水（H2O）是两种常见的溶剂，它们可以以任意比例相互溶解，形成一个均匀的溶液。
这种特性使得乙醇与水在化学实验、工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
本文将详细探讨乙醇与水之间能够任意比互溶的原因。
乙醇与水的物理性质乙醇与水都是极性分子，具有类似的分子结构。
乙醇分子由一个烷基（乙基）和一个羟基组成，而水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。
乙醇和水分子的极性使得它们能够相互作用，并且水分子中的氧原子和氢原子可以与乙醇分子中的羟基和乙基形成氢键。
水分子与乙醇分子的氢键作用氢键是分子间的一种非共价键，形成于极性分子之间。
在水分子中，氧原子的电负性较高，呈现部分负电荷，而氢原子则呈现部分正电荷。
当水分子与乙醇分子靠近时，水分子中的氧原子的部分负电荷与乙醇分子的羟基的部分正电荷之间形成了氢键。
这种氢键作用使得乙醇分子与水分子之间产生吸引力，促使它们相互接近。
疏水效应除了氢键作用外，乙醇与水之间的相互溶解还涉及到疏水效应。
在乙醇分子中，烷基部分是疏水基团，即不喜欢与水相互作用的部分。
当乙醇与水混合时，水分子和乙醇分子中的羟基部分会形成氢键，而乙醇分子的烷基部分则会与其他乙醇分子的烷基部分相互接触，从而降低乙醇分子的疏水性。
这种疏水效应促使乙醇分子与水分子相互混合，形成一个均匀的溶液。
乙醇与水的相互溶解性乙醇和水之间的相互溶解性与其物理性质和相互作用有关。
由于乙醇与水分子之间存在氢键和疏水效应，它们能够以任意比例相互溶解。
具体而言，当乙醇和水按照一定的比例混合时，乙醇分子以氢键作用与水分子相互作用，形成一个稳定的溶液。
实验结果与观察实验表明，乙醇和水能够在任意比例下相互溶解。
当将乙醇分别与不同比例的水混合时，观察到乙醇与水之间能够快速溶解，并形成一个透明的溶液。
无论是将乙醇与少量水混合，还是将乙醇与大量水混合，都能够得到一个均匀的溶液。
应用乙醇与水的相互溶解性使得它们在各个领域有着广泛的应用。
PVA_PAAS基碱性聚合物电解质的制备及性能
Ａｂｓ ｔｒａｃｔ： Ｐ ｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ （Ｐ ＶＡ）（ｓ ｏｄｉｕｍ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ （Ｐ ＡＡＳ ）－ ＫＯＨ－ Ｈ２Ｏ ａｌｋａｌｉｎｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｆｉｌｍｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓ ｏｌｕｔｉｏｎ－ ｃａｓ ｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ． Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｍ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｗｅｌｌ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＫＯＨ ａｎｄ Ｈ２Ｏ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ． Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ Ｐ ＶＡ ｂａｓ ｅｄ ａｌｋａｌｉｎｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｆｉｌｍ ｃａｎ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓ ｌｙ ｗｉｔｈ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｐ ＡＡＳ ． Ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｐ ＡＡＳ ａｎｄ ＫＯＨ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｒｙｓ ｔａｌｌｉｎｉｔｙ ａｎｄ ｍｅｌｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ． Ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｃｏｎｆｏｒｍｓ ｔｏ Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ２０ —５０ ℃． Ｔｈｅ Ｐ ＶＡ （１３．８４ ％）－ Ｐ ＡＡＳ （０．７３ ％）－ ＫＯＨ （３６．４３ ％）－ Ｈ２Ｏ （４９ ％） ｐｏｌｙｍｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ａ ｈｉｇｈ ｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ９．６７ ×１０ － ２ Ｓ ／ｃｍ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓ ｔａｂｌｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ １．６ Ｖ ｏｎ ｓ ｔａｉｎｌｅｓ ｓ ｓ ｔｅｅｌ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ， ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｓ ｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ： ａｌｋａｌｉｎｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ； ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ； ｓ ｏｄｉｕｍ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ ； ｂｌｅｎｄ； ｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
【高中化学】分子间作用力的实验演示醇水混合体系的盐析分相
【高中化学】分子间作用力的实验演示??醇水混合体系的盐析分相众所周知，实验是化学教学中的重要环节之一。
借助于直观的实验现象，不仅可以帮助学生理解和记忆化学反应，而且巧妙的实验构思有助于理解抽象的化学概念。
本文介绍一种分子间力的演示实验，以飨读者。
一、原理本实验通过盐析使有机相从水相中分离出来。
在有机溶剂和水的互溶混合溶液中，有机分子与水分子之间存在微弱的相互作用（如氢键、范德华力等分子间力）。
这类分子间力可以被电解质的水合作用破坏，从而使得溶液由单相变为两相，有机溶剂与水相互分离。
水和乙醇之间可以形成氢键，因而可以任意比例互溶。
如果加入硫酸铵（或其他适当盐类），就会破坏他们之间的氢键，使溶液分为两相。
其中一相为富含乙醇的有机相，另一相为含硫酸铵的富水相。
借助甲基橙在乙醇中较大的溶解性，便可指示明显的分层现象。
二、实验步骤及现象１．准备两支具塞1.5X20cm的试管。
向一支试管中依次加入10mL乙醇、13mL水及几滴甲基橙溶液，封塞后摇匀，得均匀的橙黄色溶液。
２．向第二支试管中加入５克硫酸铵（注意：硫酸铵量不足时，则难以观察到溶液分层现象）。
然后将第一支试管中的橙黄色溶液加入其中，封塞后用力摇匀。
静置片刻，即可观察到溶液明显分为两相。
上层为橙黄色的有机相，下层为无色的水相（硫酸铵的饱和溶液）。
在此实验中甲基橙溶液作为一种指示剂，它与整个盐析过程无关，只是为了便于观察，使整个溶液有明显的颜色变化。
本实验操作简单，现象明显。
通过观察实验现象和对实验现象的解释无疑有助于加深学生对分子间作用力的理解。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
水／甲醇混合溶剂中PNIPAAM相变行为的NMR研究
第２ ４ 卷第 ４ 期 ２ ０ ０ ７年１ ２月
谱
学
杂
志
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ４Ｎ ｏ ． ４ ｅ ｃ ． ２ ０ ０ ７ Ｄ
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅＪ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆＭ ａ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃＲ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｇ
摘 要 ：通 过 液 体 核 磁 共 振 （ 谱以及动力学参数测量研究了聚 Ｎ 异丙基丙烯酰胺 ＮＭＲ） （ 在水和甲 醇 的 混 合 溶 液 中 的 相 变 行 为 ．通 过 Ｐ Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ） Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 在 水 和 甲 醇 混 合 溶 剂 中１Ｈ 核磁共振谱 、纵向弛豫时间 犜１ 、横向弛豫时间 犜２ 和自扩散系数 Ｄ 随甲醇含量的变化发 现 ，大分子在发生相变时 ，在１Ｈ 核磁共振谱中伴随有宽峰的出现和消失 ，同时 弛 豫 时 间 和 自
［１］ ／ 来测量 ；横 向弛 豫时 间 犜２ 通 过 ５ ０ｍ ｍ Ｌ．纵向弛豫时间 犜１ 通过反转恢复脉冲序列 １ ｇ ［１］ 来 测 量 ；自 扩 散 系 数 的 测 量 则 采 用 了 双 极 性 纵 向 涡 流 延 迟 （ Ｃ ＰＭＧ 脉冲序列 １ Ｂ Ｐ Ｐ １ ２］ 脉冲序列 ［ 脉冲宽度为８． ， 谱宽 Ｌ Ｅ Ｄ） ．上述所有 ＮＭＲ 实验的具体参数设置为 ： ９ ０ ° ５μ ｓ 为 ８０ ，采样时间为０． ，弛豫延迟为６ ，单脉冲实验累加次数为３ ０ ０Ｈ ｚ ８ｓ ０ｓ ２ 次 ，弛豫和
Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 相变行为的 ＮＭＲ 研究 第 ４ 期 武文鹏等 ：水／甲醇混合溶剂中 Ｐ
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定标 ，因而各个图谱中化学位移的差别不能看成为由甲醇含量改变 所引 起的 实际 的化 学 位移变化 ） ．从 图 １ 中 可 以 看 出 ，当 甲 醇 的 摩 尔 比 例 从 ５％ 增 加 到 ６％ 时 ，属 于 大 分 子 ， ， ，具体归属见图中文字说明 ） 突然显著降 低 ，同时 伴随 宽化 Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 的峰 （ ａ ｂ ｃ和 ｄ 峰（ ） 的出现 ［ 参见图谱 １ （ ］ ；当甲 醇的摩 尔比例 为 ２ Ｃ） ０％ 时 ，大 分 子 的 ＣＨ３ 、 ＣＨ δ０～３ （ 主链 ） 、 ＣＨ２ 合并为一个强度很低的宽峰 ；当甲醇的摩尔比进一步增加到 ３ ６％ 时 ，可 分 辨的大 分 子 Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 的 峰 分 辨 又 重 新 出 现 ， 在 δ ０～３ 范 围 的 宽 化 峰 消 失 ． 上 述 的 Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ ＮＭＲ 图 谱 变 化 反 映 了 水／甲 醇 二 元 溶 剂 中 由 甲 醇 浓 度 变 化 感 生 的 Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 的相变 ．当 Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 在水／甲醇二 元 溶 剂 中 处 于 溶 解 状 态 时 呈 伸 展 的 ｃ ｏ ｉ ｌ 状 ，并具有高度运动性 ．在这种情况下 ， 中质子 质子之间的核 偶极 相互 作用 Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 被分子的无规运动所平均 ，导致窄化共振峰的出现 ．当 Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 处于不溶状态时 呈收 缩的 ｇ 质子之间 的核偶 极 相 互 作 用 导 致 共 振 ｌ ｏ ｂ ｕ ｌ ｅ状 ，高分子链的运动严重受限 ，质子 峰宽化 ，使得不同 位 置 的 共 振 峰 相 互 重 叠 而 不 能 分 辨 ．由 此 可 知 ，当 甲 醇 浓 度 增 加 到 ６％ 时 ， Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 发生 ｃ ｏ ｉ ｌ到 ｇ ６％ 时 则 由 ｇ ｌ ｏ ｂ ｕ ｌ ｅ相变 ，而 当 浓 度 进 一 步 增 加 至 ３ ｌ ｏ ｂ ｏ ｉ ｌ相 ，即 发 生 所 谓 的 重 入 型 相 变 ．因 此 ＮＭＲ 的 方 法 可 以 用 来 研 究 ｕ ｌ ｅ相重新进入到 ｃ Ｐ Ｎ Ｉ Ｐ ＡＡＭ 的相变过程 ．
醇水混合溶剂中沉淀无机晶体的研究
醇水混合溶剂中沉淀无机晶体的研究醇水混合溶剂中沉淀无机晶体的研究醇水混合溶剂是一种被广泛应用于化学实验中的复合溶剂系统，最近在一些实验中证明它具有特殊的溶解、沉淀和稳定性，除了一些有机化合物外，它也可以溶解一些无机化合物，如金属离子。
无机晶体在很多工业和非工业过程中都起着重要的作用，其中醇水混合溶剂中沉淀无机晶体的研究尤为重要。
本文从晶体的形成过程出发，介绍醇水混合溶剂中沉淀无机晶体的研究进程以及有关问题。
在醇水混合溶剂中，微量金属离子可以形成稳定的醇水溶液，当溶液中的溶质浓度超过一定限制时，溶液就会过度盐化，从而开始沉淀无机晶体。
一般来说，当溶液中含有高浓度的金属离子时，就会出现沉淀现象。
醇水混合溶剂中沉淀无机晶体是一个复杂的过程，它可以分为两个过程：一是溶质金属离子在水中的扩散运移，二是溶质金属离子在水中的凝聚结晶，其又分为结晶前和结晶期两个阶段。
结晶前阶段是溶质在溶剂中聚集、沉淀的过程，此时，溶质金属离子以微粒的形式状态存在，但它们仍会与其他的溶质离子发生反应，引起结晶前体的形成，此时沉淀状态是液晶状态，沉淀迅速。
结晶期是液晶状态结晶成结晶体的过程，此时结晶前体形成，随着温度和pH值的升高而增加，使溶质金属离子发生反应，将其结晶体从液晶状态改变为固晶状态，沉淀过程放慢。
除此之外，温度、pH值和溶质浓度等因素都可以影响无机晶体的沉淀过程、晶体的形成程度以及晶体的排列方式。
温度的变化会导致溶质的混溶力和溶质金属离子的移动速率的变化，从而影响晶体的形成程度；此外，温度也会影响无机晶体结晶的过程，影响晶体晶格的排列方式。
pH值也是影响沉淀状态的一个重要因素，它会影响溶质金属离子的电荷和分布，从而影响晶体形成程度以及晶体晶格的排列方式。
同样，溶质浓度也会影响晶体形成程度以及晶体晶格的排列方式，溶质浓度过高可能会阻碍晶体的形成，溶质浓度过低也会降低晶体的形成程度。
另外，溶剂类型也是影响醇水混合溶剂中沉淀无机晶体的重要因素，不同的溶剂会对溶质的混溶力和溶质金属离子的移动速率产生不同的影响，从而影响沉淀无机晶体的过程。
醇溶解实验报告
一、实验目的1. 了解醇类化合物的溶解性规律。
2. 探究不同醇类化合物在不同溶剂中的溶解度。
3. 分析醇类化合物溶解性的影响因素。
二、实验原理醇类化合物是一类含有羟基（-OH）的有机化合物，其溶解性受多种因素影响，如溶剂的种类、温度、压力等。
本实验主要探究醇类化合物在水、乙醇和乙醚等溶剂中的溶解度，以及温度对溶解度的影响。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：烧杯、试管、酒精灯、温度计、量筒、电子天平、滤纸、玻璃棒等。
2. 试剂：乙醇、正丁醇、异丁醇、甲醇、水、乙醚、硫酸铜、氢氧化钠等。
四、实验步骤1. 配制不同浓度的醇溶液。
（1）取一定量的醇类化合物，用电子天平准确称量。
（2）用量筒量取适量的溶剂（水、乙醇、乙醚），倒入烧杯中。
（3）将称量好的醇类化合物加入烧杯中，用玻璃棒搅拌使其溶解。
2. 观察醇溶液在不同溶剂中的溶解度。
（1）将配制好的醇溶液分别倒入三个试管中。
（2）将三个试管分别放入水、乙醇和乙醚中，观察醇溶液的溶解情况。
3. 探究温度对醇溶液溶解度的影响。
（1）将配制好的醇溶液分别倒入三个试管中。
（2）将三个试管分别放入水、乙醇和乙醚中，用酒精灯加热，观察温度对醇溶液溶解度的影响。
4. 分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 醇溶液在不同溶剂中的溶解度：（1）正丁醇在水中的溶解度较低，乙醇在水中的溶解度较高，异丁醇在水中的溶解度介于两者之间。
（2）正丁醇在乙醇中的溶解度较高，异丁醇在乙醇中的溶解度较低，甲醇在乙醇中的溶解度较高。
（3）正丁醇在乙醚中的溶解度较低，异丁醇在乙醚中的溶解度较高，甲醇在乙醚中的溶解度较低。
2. 温度对醇溶液溶解度的影响：（1）随着温度的升高，醇溶液在水、乙醇和乙醚中的溶解度均有所提高。
（2）在相同温度下，醇溶液在水中的溶解度最低，在乙醚中的溶解度最高。
六、结论1. 醇类化合物的溶解度受溶剂种类、温度等因素的影响。
2. 正丁醇在水中的溶解度较低，在乙醇中的溶解度较高；异丁醇在水中的溶解度介于正丁醇和乙醇之间；甲醇在水中的溶解度较高。
PVA基碱性复合聚合物电解质的制备及其性能
PVA基碱性复合聚合物电解质的制备及其性能居亚兰;李李泉;朱云峰【摘要】以聚乙烯醇(PVA)、丙三醇(GROL)、SiO2、KOH为原料,采用溶液浇铸法制备PVA基碱性复合聚合物电解质(ASPE)膜.运用交流阻抗法、循环伏安法、X 线衍射和红外光谱等技术表征其性能.研究结果表明:添加增塑剂GROL后体系的电化学稳定窗口及力学性能有所降低,在具备良好机械强度前提下,适量GROL的加入可以显著提高体系的离子电导率;PVA/SiO2/KOH/H2O ASPE显示了良好的电化学性能和力学性能,当SiO2添加量为7%(质量分数)时,碱性聚合物电解质的室温离子电导率达到最高14.56×10-3 S/cm,与纯PVA/KOH相比提高了1个数量级;电化学稳定窗口为2.4V,50次循环后窗口大小基本不变.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(032)005【总页数】5页(P32-36)【关键词】碱性聚合物电解质;PVA;丙三醇;SiO2;电化学性能【作者】居亚兰;李李泉;朱云峰【作者单位】南京工业大学,材料科学与工程学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,材料科学与工程学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,材料科学与工程学院,江苏,南京,210009【正文语种】中文【中图分类】TM911电化学器件采用聚合物电解质,具有质轻、无漏液、安全性好、设计灵活等优点.自Fauvarque等[1-2]首次开展聚氧化乙烯(PEO)/KOH/H2O体系的研究以来,碱性聚合物电解质以较高室温电导率、易合成、成本低等特点,在碱性电池[3]、超级电容器[4-5]等方面都具有潜在的应用价值,引起了越来越多的关注.在碱性镍氢二次电池中,由于负极材料在强碱电解液(如6mol/L的 K OH水溶液)中极易被腐蚀,多次充放电循环后,表面形成氧化层,导致循环容量衰退过快,严重影响了镍氢电池的使用寿命.因而,制备碱性聚合物电解质膜替代传统强碱溶液,对缓解负极材料腐蚀,提高电池使用寿命具有极其重要的意义.一种好的碱性聚合物电解质必须兼具良好的电化学性能、力学性能和热稳定性能,目前还没有一种碱性聚合物电解质 (ASPE)的综合性能达到实用要求.对ASPE电化学性能改进方法主要有共混[6]、共聚[7]、交联[8]、增塑[9]和添加无机粒子[10-11]等.添加无机填料是对碱性聚合物电解质改性行之有效的方法.无机填料的加入可以降低基体的结晶度和玻璃化转变温度,提高膜的离子电导率[12-13].Sang等[14]在PVA/K OH体系中添加膨润土,室温离子电导率最高达0.11 S/cm.另外,增塑剂的引入可以与聚合物分子链上极性基团相互作用,使聚合物的形态结构发生变化,也是提高聚合物电解质电导率的有效手段.纳米 Si O2、丙三醇 (GROL)在电子工业中是重要的改性添加剂,但将其应用于碱性聚合物电解质的研究还极少.本文分别以纳米 SiO2为无机填料, GROL为增塑剂对PVA/KOH/H2O体系进行改性,制备具有良好电化学性能和力学性能的ASPE,并用交流阻抗、循环伏安、X线衍射 (XRD)、红外光谱(FI-I R)等方法对其性能进行表征.1.1 原料聚乙烯醇 (PVA1788),国药集团化学试剂有限公司;KOH,上海凌峰化学试剂有限公司;丙三醇,国药集团化学试剂有限公司;纳米 SiO2,上海海逸科贸有限公司,使用前120℃真空干燥.1.2 聚合物电解质的制备ASPE膜通过溶液浇注法制备:将称量好的PVA倒于装有适量去离子水的烧杯中,70～80℃下磁力搅拌至完全溶解,向其中加入相应比例已溶解好的 GROL或 Si O2,搅拌使混合液均匀.再于溶解后的混合物中逐滴加入适量 KOH溶液,继续加热搅拌成均一透明的黏稠胶体.室温下静置脱泡后,将溶液浇铸到洁净的玻璃器皿中,真空干燥,得到白色透明的电解质薄膜.采用游标卡尺测量膜的厚度 (精度为 0.02mm),为0.2～0.4 mm.1.3 碱性聚合物电解质性能测定及表征1)电导率测定聚合物电解质的电导率测量采用电化学交流阻抗法.将聚合物电解质膜剪成直径约大于1 cm的小圆片,置于 2个圆形不锈钢惰性电极(SS)之间,再连接到 CH I660C型电化学工作站进行电化学性能测试,测试频率范围为 1～105Hz,正弦波扰动振幅为5mV.2)电化学稳定性的测定将聚合物电解质膜置于上述相同装置中,用 CH I660C电化学工作站在-1.5～+1.5V、以10 mV/s的扫描速率测试其循环伏安行为,从而得到循环伏安曲线.2.1 SS/ASPE/SS模拟电池阻抗谱研究电解质膜的阻抗测试曲线由一高频压缩半圆与一条低频有一定倾斜度的直线组成.电化学电池对于一个振幅小的正弦交流信号而言相当于一个阻抗,能够用电阻和电容的等效电路来表示它的性能,如图 1所示.体系的总阻抗可以表示为式中:Rb为聚合物电解质本体电阻;Rct为与电极反应过程有关的电荷传递电阻;Cd 为电极界面双层电容;Wo为传质过程有关的Warburg阻抗;j为虚数单位;w为频率. 由式(1)可得式中:Z′为虚阻抗;Z″为实阻抗.在频率足够高时, Warburg阻抗很小,浓差极化可忽略,式(3)可化为本体电阻 Rb具体体现在高频区与实轴相交处的值.将 Rb代入电导率计算公式即可得到聚合物电解质的电导率σ=L/(RbS).式中:L为电解质膜的厚度;S为电极有效横截面积.图2为添加不同质量分数 SiO2粒子后 PVA/ SiO2/K OH/H2O ASPE的交流阻抗图谱.由图 2可见:随着 SiO2质量分数增加,聚合物电解质的本体电阻逐渐减小,当添加量达到7%时体系电阻最小为1.75Ω,随后又逐渐增大.体系电阻值的减小主要由于无机粒子与高分子链相互作用阻止了链段的规整排列,链段运动的自由体积空间越大,对OH-的迁移越有利.2.2 KOH质量分数对 PVA/KOH/H2O体系电导率的影响研究发现,碱质量分数对聚合物电解质膜的电导率有较大影响.图3为含40%KOH 的 PVA/KOH/ H2O ASPE膜的外观形貌.由图 3可见:该薄膜透明且富有弹性.但随着KOH质量分数的增加,薄膜的成膜性和透明度都降低.当 KOH质量分数过大(大于 60%)时,将导致聚合物电解质相与KOH/H2O相分离,已基本不能成膜.图 4为 PVA/KOH/H2O ASPE电导率随 KOH 质量分数的变化曲线.由图 4可见:体系的离子电导率随着 KOH质量分数的增加呈现先增加后减小的趋势.所以选择m(PVA)∶m(KOH)=1∶1为基本配比,此时体系具有较好的综合性能.图5为不同 KOH质量分数的 PVA/KOH/H2O ASPE膜的 XRD图谱.由图 5可见:不同含量 KOH的 PVA薄膜在2θ约为20°附近都出现较宽的衍射峰,说明存在部分晶态 PVA.随着 KOH含量的增加,PVA的结晶峰强度明显下降,说明 PVA结晶度随其碱性的增加逐渐降低.但 KOH含量过高,谱线在2θ为30.6°附近出现一较宽衍射峰,该峰为未电离的非晶态 KOH.正是由于大量未电离的非晶态KOH的存在,导致离子电导率的降低.2.3 GROL添加量对电导率的影响在聚合物电解质中加入增塑剂能有效降低体系的玻璃化转变温度及结晶度,增加链段的活动能力,改善体系的离子传导能力.实验中采用 GROL作为增塑剂,测试PVA/GROL/KOH/H2O增塑体系室温下的导电性能.结果表明:增塑剂的增加,薄膜变软,成膜性降低,但在保证其综合性能基础上,随着GROL含量的增加电解质膜的本体电阻逐渐减小(图 6),电导率大幅提高.主要由于 GROL加入后,它本身的极性基团与高分子的极性基团相互作用,从而破坏了物理交联点,促进了链段的运动.2.4 纳米 SiO2添加量对聚合物电解质膜电导率的影响及其机理分析向 PVA/KOH/H2O体系中加入纳米无机填料可以提高体系的离子电导率和机械强度.纳米 SiO2的表面结构中存在不饱和的残键以及不同键合状态的羟基结构,因而可以增强与 PVA的相互作用,增大体系的无定形相含量,提高分子链段的蠕动能力,从而提高电解质膜的离子电导率.表1列出了添加不同含量 SiO2的 PVA/SiO2/ KOH/H2O体系室温离子电导率.由表 1可见:纳米复合聚合物电解质的离子电导率由纯 PVA/KOH/ H2O体系的10-3S/cm数量级提高到10-2S/cm数量级;当体系中添加 7%SiO2时,电导率达到最大,呈现先增大后减小的趋势.图7分别为 PVA/H2O和 PVA/SiO2/KOH/H2O聚合物电解质的红外光谱.由图 7可见:加入 SiO2后,3 345.85 cm-1为O—H伸缩振动峰、2 941.65 cm-1为 CH2伸缩振动峰、1 093.94 cm-1为C—O伸缩振动峰、1 735.15 cm-1为C=O的伸缩振动峰,可能来自C=C—OH结构中双键的转移和共轭等的峰宽、频率和强度都有所变化.此结果表明:加入的 SiO2与高分子的极性基团相互作用,使聚合物链结构的规整性变差,破坏了聚合物分子的晶体结构,PVA结晶相向无定形相转化,随着聚合物膜中 SiO2含量的增加,聚合物基体结晶度降低,无定形相区含量增加,载流子的迁移得以加快.然而由于 SiO2粒子的聚集作用,自身容易团聚,所以过量的纳米粒子填充聚合物膜不利于增加体系的离子电导率.2.5 聚合物电解质的电化学稳定性电化学稳定窗口是一段没有法拉第电流通过的区间,是电解质有效的工作电压范围.从实际应用来说,聚合物电解质不仅需要具有较高的电导率,而且需要具有足够宽的电化学稳定窗口.研究发现,随着 GROL的加入,体系的电化学稳定窗口在1.6V左右,相比 PVA/KOH 体系 (2 V左右)有所降低,主要由于 GROL的加入,降低了体系的黏度,导致在较小电压范围内出现法拉第电流响应,但仍满足使用要求.图8给出了 PVA/KOH体系与 PVA/KOH/7% SiO2体系聚合物电解质的循环伏安曲线.对于 PVA/ KOH体系,在 -0.8～+0.8V,体系法拉第感应电流很小,电化学稳定窗口约为1.6 V;而添加纳米SiO2粒子后,曲线更平滑,电化学稳定窗口更宽,在-1.2～+1.2 V法拉第感应电流几乎为 0,故其电化学稳定窗口可认为2.4 V,且在 50次循环内,电化学窗口未发生显著变化,如图 9所示.具有较好的电化学稳定性,能够满足镍氢电池的应用要求.1)随着 KOH含量的增加,PVA/KOH/H2O碱性聚合物电解质的电导率呈现先增加后减小的趋势,且 KOH含量过高膜的力学性能变差,选择m(PVA)∶m(KOH)=1∶1为宜.2)增塑剂 GROL的加入会略微削弱电解质膜的力学性能和电化学稳定性能,但在保证体系综合性能的基础上,添加适量 GROL可以改善膜的导电性能.3)加入纳米 Si O2后体系的室温离子电导率显著提高,当添加 7%的 Si O2时电导率最大达14.56×10-3S/cm.与纯 PVA/K OH/H2O体系相比提高了 1个数量级.红外分析结果表明:纳米 Si O2添加到聚合物中可与高分子极性基团相互作用,使聚合物链结构的规整性变差,破坏了聚合物分子的晶体结构,使 PVA结晶相向无定形相转化,从而提高了体系的电导率.4)制备的 PVA碱性纳米复合电解质膜电化学稳定窗口在 2.4V左右,且循环 50次后窗口大小基本不变,具有良好的电化学稳定性.【相关文献】[1] Fauvarque J F,Guinot S,Bouzir N,et al.Alkaline poly(ethylene oxide)solid polymer electrolytes:application to nickel secondary batteries[J].Electrochimica Acta,1995,40:2449-2454.[2] VassalN,Salmon E,Fauvaroue J F.Nickel/metal hydride secondary batteries using an alkaline solid polymer electrolyte[J].J Electrochem Soc,1999,146:20-26.[3] Guinot S,Salmon E,Penneau J F,et al.A new classof PEO basedSPEs:structure,conductivity and application to alkaline secondarybatteries[J].Electrochimica Acta,1998,43:1163-1170.[4] Yuan C Z,Zhang X,Wu Q F,et al.Effect of temperature on the hybrid super capacitor based onNiO and activated carbonwith alkaline polymer gel electrolyte[J].Solid State I onics,2006,177: 1237-1242.[5] Lew A A,ZajderM.Supper capacitor based on activated carbon and polyethyleneoxide-KOH-H2O polymer electrolyte[J].Electrochimica Acta,2001,46:2777-2780.[6] Yang Chunchen.Polymer Ni-MH battery based on PEO-PVA-K OH Poly mer electrolyte[J].Journal of Power Source,2002,109:22-31.[7] VassalN,Salmon E,Fauvarque J F.Electrochemical properties of an alkaline solid polymer 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季戊四醇在乙醇-水混合体系中溶解度的测定和关联
１ 实 验 部 分
１ ． １ 实验 装置 及原 料
颗 粒溶 解过 程 中 ， 光 照射到 颗粒表 面 ， 将 被 阻挡或 散 射， 透过 溶解 釜 的 光 强度 会 有 一定 程 度 的 降低 。到 最 后一 粒 固体溶 质 颗 粒 消失 的瞬 间 ， 光信 号 强 度 达 最大 ， 表现 为 电信 号 达最大 。记 下此 时 的温 度 ， 并 停 止升 温 。这一 温度 即为实 验给定 体 系溶解度 所对 应
Ｐ ｅ ｎ ｔ ａ ｅ ｒ ｙ ｔ ｈ ｒ ｉ ｔ ｏ ｌ Ｓ ｏ ｌ ｕ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ Ｅｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｌ —ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｍｉ ｘ ｅ ｄ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
ＬＩ Ｕ Ｓ ｈｉ—ｑｉ，ＬＩ Ｚｈａ ｏ ，ＦＡＮ Ｂｉ ｎ ｇ ，ＬＩ Ｚｈｉ—ｇ ｕａ ｎｇ ，ＲＥＮ Ｂａ ｏ—ｚ ｅ ｎｇ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｐ ｅ ｎ ｔ ａ ｅ ｒ ｙ ｔ ｈ ｒ ｉ ｔ ｏ ｌ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｔ ｒ ｉ ｏ ｎ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｌ — ｗａ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｘ ｅ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｔ
２８ ３． １ ５ ～３ ３ ３． １ ５ Ｋ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ． ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｐ ｅ ｎ— ｔ ａ ｅ ｒ ｙ ｔ ｈ ｒ ｉ ｔ ｏ ｎ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ． Ａｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｉ ｍｅ， ｔ ｈｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｅ － ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｅ ｌ ｂ ｌ ａ ｔ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗｏ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｏ ｔ ｈ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ ｐ ｅ ｎ ｔ ａ ｅ ｒ ｙ ｔ ｈ ｒ ｉ ｔ ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｌ—ｗａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．