聚电解质简介-PPT课件
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聚电解质PPT
的胶囊，对挥发性气体，例如芳香烃进行吸附。由于选择性可通过膜材料的
性质改变，所以这种材料可能在气敏或者过滤器方面有应用，由于碳材料在
水中稳定，所以在污水处理方面也可能会用到。
聚电解质在造纸中的应用
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• 聚电解质絮凝剂是其目前主要的用途之一，广泛用于 矿泥沉降、造纸、土壤结构改良、污水处理等方面
聚电解质的层-层自组装及其应用
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• 2.微光电器件
静电组装易于实现自动化，成膜物质性质多变及构筑膜性能可控等特点， 适合于构建性能优良的光学和光电器件，建造性能稳定的光学及光电器件
• 3.纳米图案化表面
表面图案化是指在至少一维方向上生成纳米级的规则表面结构。例如，改 性的聚苯乙烯(Ps)微球表面进行组装了聚苯胺/聚电解质（PANI/PE）多层膜， 然后将PS内核移去，得到在二维范围内高度有序的蜂巢状结构
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• 存在的问题
• 造纸的纸料组分中除纤维，填料与助剂外存在的溶解性和 胶体性物质等阴离子杂质，属于干扰物质，它对纸机运转、 助剂效能、纸页质量都有不利影响
• 阴离子干扰物的危害：
• 消耗或使阳离子助剂失效； • 与其他物质或自身形成附聚物或配合物从水溶液中沉积出
聚电解质材料的应用
高分子物理与化学 2014.4.18
Outline
聚电解质的基本特性 聚电解质的层-层自组装及其应用 聚电解质在造纸中的应用 聚电解质在粉体表面处理的应用 聚电解质在超强吸水方面的应用
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聚电解质的基本特性
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电解质概念及其分类ppt
练习：
1.下面物质中哪些是电解质：铜、硝酸钾 溶液、二氧化碳、碳酸、氯化钠固体、氢 氯化钠固体 氢氧化钠固体 氧化钠固体。碳酸 ________________________ D 2.下列物质中，导电性最差的是_______ A.熔融氢氧化钠 B.石墨棒和铜 C.盐酸溶液 D.固态氯化钾 3.下列物质中，只能在水溶液中导电的电 B 解质是_________ A.CO2 B.H2SO4 C.Cl2 D.NaCl
练习：
7.在一个烧杯中盛放一种液体a，向其中逐滴加入 （或通入）另一物质b，在此过程中烧杯中液体的 导电能力如何变化？
a
b
A B C D
水 醋酸溶液 冰醋酸 Ba(OH)2溶液
NaOH溶液 NaOH溶液 水 稀硫酸
E
F
澄清的石灰水
氨水
二氧化碳气体
醋酸溶液
练习：
8.下列事实能说明氯化氢是共价化合 物的是（ D ） A.其水溶液能导电 B.极易溶于水 C.是一种具有刺激性气味的气体 D.熔化状态下不导电
4.电解质的强弱由物质的内部结构决定，与其溶解 性无关，某些难溶于水的化合物。如BaSO4、AgCl。 由于他们溶解度太小，测不出（难测）其水溶液的 导电性，但他们溶解的部分是完全电离的，所以是 电解质。 ５.电解质不一定导电。不导电物质不一定是非电 解；非电解质不导电，导电物质不一定是电解质。
祝同学们学习进步!
电解质的分类：
强酸： 如 H2SO4
强电解质
强碱： 如 NaOH 大多数盐： 如 NaCl 弱酸： 如 H2CO3
弱电解质
弱碱： 如 NH3·H2O
H 2O
少部分盐
练习：下面物质中哪些是电解质：铜、硝 酸钾溶液、二氧化碳、碳酸、氯化 钠固体、氢氧化钠固体。
层层自组装
短短的十多来年，在基础研究方面层层自 组装得到了巨大的发展。层层自组装适用 的原料已由最初的经典聚电解质扩展到聚 电解质、聚合物刷、无机带电纳米粒子如 MMT，CNT、胶体等。层层自组装适用介 质由水扩展到有机溶剂以及离子液体。层 层自组装的驱动力有静电力扩展到氢键， 卤原子，配位键，甚至化学键。
聚 电 解 质 （ polyelectrolyte ， PEL ） 一 般 是指高分子链上含有很多可离解基团的物 质。当聚电解质溶于水等介电常数较大的 溶剂中时，会产生高分子离子和低分子离 子，这些低分子离子就是抗衡离子。通常 将聚电解质分为阳离子型聚电解质和阴离 子型聚电解质以及同时含有阴阳两种基团 的高分子，即两性聚电解质，如蛋白质和 核酸属于两性聚电解质。
层层自组装
目录
1
层层自组装简介
2 聚电解质层层自组装膜
3 聚电解质层层自组装胶囊
4
文献介绍
定义
层层自组装（layer-by-layer self-assembly， LBL）是上世纪90年代快速发展起来的一种 简易、多功能的表面修饰方法。层层自组装 是基于带相反电荷的聚电解质在液/固界面通 过静电作用交替沉积而形成多层膜。
其它作用
除了上述作用构筑多层膜外,其它的相互作用 如配位作用、卤键等也可用来作为成膜驱动 力。作用力不同，组装形成薄膜的形貌和结 构也有差异。上述所有这些作用力极大丰富 了层层自组装技术，也为功能性器件的构建 提供了更广泛的选择性。
基于阴阳离子聚电解质之间的静电作用 制备多层平板膜
层层自组装可以成功， 与以下两方面密不可分
（5）pH值
聚电解质自组装中溶液的pH值对所制得的膜 的分离性能有很大影响。近几年，越来越多 的弱聚电解质也开始用于层层自组装中，聚 电 解 质 溶 液 的 性 质 与 PH 值 息 息 相 关 。 因 为 pH值决定聚电解质的电离, 进而影响自组装 膜表面的电荷密度，一般溶液的pH值取阴、 阳两种离子电离常数的平均值。
聚合物电解质简介
3 多孔型聚合物电解质
4 复合型聚合物电解质
DSPE（1,2-硬脂酰基 磷脂酰乙醇胺 ）是研究最 早的一类聚合物电解质,
到目前为止, 绝大部分
DSPE的离子电导率都比较 低，但电化学稳定性和对 电极的稳定性好.
Ahn等通过研究在PEO(聚环氧乙烷)/LiC10体系 中添加不同尺寸Al2O3对电导率的影响,发现含有纳米
聚 合 物 电 解 质 的 性 能
(3) 与电池电极和其他材料结合
时, 具有较好的化学及电化学相 容性; (4) 具有较好的热力学稳定性; (5) 具有一定的机械强度;
(6) 对环境无毒;
(7) 聚合物材料易于合成且具有
良好的加工性。
目前聚合物电解质大致可分为4种：
1 全固态聚合物电解质 2 凝胶型聚合物电解质
1975
1979
Gozdz等利P(VDF2HFP) 20世纪90年代 共聚物制备了多孔型
聚合物电解质
Weston和 Steele最先把电化 学惰性的无机填料 A2 Al 2O3
加入到 SPE 中, 以后各种惰
之 后 性粉末被应用于 SPE中, 逐渐 形成了复合型聚合物电解质体 系
从电化学角度出发, 聚合物电
保的发展趋势,因此成为近
几年化学电源研究和开发
的热点。
聚 合 物 电 解 质 的 发 展 简 史
1973
Wright首次测量了聚氧乙烯 (PEO)与碱金属盐 (Mx)络合 的电导率 在 PAN2 Li X, PVDF2LiX体系 中加入塑化剂 EC , PC等环酯制 成凝胶聚合物电解质(Gel Solid Polymer Electrolyte GSPE ), 发 现离子电导率大大提高 Armand等报道了 PEO的碱 金属盐在 40 ~ 60e 时离子电 导率达 10- 5S/cm, 且具有良 好的成膜性能,可用作锂离子 电池的电解质
聚合物固体电解质综述
电解质盐的改性
由于锂离子半径很小，如果阴离子半径很大，所形成的盐离解能小而且容易发 生电离。通常采用的锂盐有 LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3及 LiN（CF3SO2）2等
电解质与聚合物的组合
利用聚合物的弯曲链把阴离子包围住，从而抑制阴离子的移动。结果表明，锂 离子的迁移数大大增加了，但是总的离子导电性大大下降。
研究较多、性能较好
直接涂布法
1
凝胶
将聚合物溶解在锂盐浓度较低的液体电解质中， 将形成的凝胶涂布在制模板上，蒸发多余的溶剂 即得到凝胶聚合物电解质膜
现场聚合法
单体、交联剂、液态电解质和引发剂直接混合均
匀，然后注入电池，真空密封，最后加热或 UV
聚合形成凝胶聚合物电解质
2
3
微孔聚合物隔膜法
限制被为空聚合物隔膜，后将聚合物隔膜寖取电 解质活化，即得到凝胶聚合物电解质。
聚合物固体电解质的概述
电解质综述
全固态聚合物电解质
CONTENTS
凝胶聚合物电解质
电解质综述
锂离子电池
超级电容器
燃料电池
电解质广泛应用于电池、高温氧化物燃料电池、超级电容器、电致变
色器件和离子传导型传感器件等。也用在记忆装置、显示装置、化学传感 器中。其作用为：在正负极之间充当离子传输的媒介。
凝胶聚合物电解质存在的问题
机械强度Байду номын сангаас
A
常用的改善 GPE 的机械性能的方法主要 PE隔膜或无纺布支撑， 从聚合物结构的改性方面有共混或共聚、交联、添加填料等
界面稳定性
B
C
凝胶聚合物电解质与电极之间的界面稳定性是保证聚 合物电解质电池良好的循环寿命的最重要的因素
《锂离子电池材料》课件
材料与电池性能的关系
正极材料的选择
• 优化容量和循环寿命 • 增强安全性能 • 提高充放电速率
负极材料的选择
• 增加负极容量 • 提高循环稳定性 • 抑制锂金属电解液反应
电解质的选择
• 提供良好的离子传输 • 保障电池安全性 • 优化电池充放电性能
常见锂离子电池材料介绍
正极材料 - 钴酸锂
广泛应用于手机、电动工具等领 域的正极材料，具有高能量密度 和较好的循环寿命。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
负极材料 - 石墨
常用的负极材料，具有良好的导 电性和循环性能。
电解质 - 聚合物电解质
新型电解质材料，具有较高的离 子传导性、可弯曲性和耐高温性 能。
结语
1 锂离子电池材料的应用前景
锂离子电池材料在电动汽车、可穿戴设备和储能领域有着广阔的应用前景。
2 未来材料研究方向
进一步研究材料的合成方法、表面改性和界面工程，以提高电池性能。
《锂离子电池材料》PPT 课件
欢迎来到《锂离子电池材料》PPT课件。本课程将为您介绍锂离子电池及其关 键材料，探讨材料与电池性能之间的关系，以及常见的锂离子电池材料。让 我们一起开始学习吧！
简介
锂离子电池基本原理
了解锂离子电池的工作原理 和基本运作方式。
材料与电池性能的关系
深入探讨材料在锂离子电池 中的作用，以及不同材料对 电池性能的影响。
常见锂离子电池材料介 绍
介绍目前广泛使用的正极材 料、负极材料和电解质。
锂离子电池基本原理
1 正极材料接受电子
正极材料接受电子并将其嵌入晶格中，储存 能量。
2 负极材料释放电子
负极材料释放电子，在电解质中形成离子。
3 电解质传递离子
复方聚乙二醇电解质散的认识
3. 对于儿童来说，
遵循医嘱，严格按照
药物的吸收和代谢能
规定的剂量和用法进
力与成人不同，因此
行，不可随意增减。
，用药剂量和用法需
2
3 要特别关注。
3. 常见不良反应及处理
3. 对于严重的不良反应，如过敏反应、呼吸困难等，应立即
3
拨打急救电话，并进行紧急处理。
2 1
2. 处理不良反应的方法主要是对症治疗，如头痛可使用止痛 药，恶心、呕吐可使用抗恶心药。
3. 质量检测与包装是产品生命周 期中的两个重要阶段，它们直接 影响到产品的质量和市场竞争力 。
2. 包装是将产品进行保护和美 化的过程，它不仅能够防止产 品在运输和储存过程中受到损 坏，还能提升产品的附加值。
三、复方聚乙二醇电解 质散的临床应用
1. 成人用药剂量与用法
1. 成人用药剂量通常根据体重、年龄和健康状况来确定，一般每次 服用的剂量为50-200毫克，每日2-3次。
1. 常见不良反应包括头痛、恶心、呕吐等，一旦出现这些症 状，应立即停止使用药物，并及时就医。
四、复方聚乙二醇电解 质散的研究进展
1. 药效学研究
1. 药效学研究是药物研发过程中的重要环节，主要研究药物在 体内的吸收、分布、代谢和排泄过程，以及药物作用的机制。
2. 通过药效学研究，我们可以了解药物的作用强度、持续时间 、毒性反应等信息，为药物的临床应用提供科学依据。
2. 作用机制：复方聚乙二 醇电解质散通过增加肠道内 的水分，软化粪便，刺激肠 道蠕动，从而促进排便。
03
3. 适应症：复方聚乙二醇 电解质散主要用于治疗功能 性便秘，如慢性便秘、老年 便秘等。
2. 主要成分及功能
01
1. 复方聚乙二醇电解质散的 主要成分包括聚乙二醇、钠 离子、钾离子、氯离子和碳 酸氢根离子，这些成分共同 作用，能够有效地调节体内 水分和电解质平衡。
第3章 液态电解质与固态电解质ppt课件
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（1）电导率与当量电导率
• 电导率：表示面积
为1m2和长度为１
m（单位体积）的
导体的电导。
– 电导率可以反映出
不同的电子导体在
导电能力上的差别
。
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• 摩尔电导率：在两个距离为1m 的平行板电极间放
置含有1mol电解质的溶液，此时溶液所具有的电导.
– 未考虑离子电荷数及离子运动速度对溶液导电能力的影
8
离子水化
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离子水化
• 原水化：溶液中紧靠离子的第一层水分子与
离子结合得比较牢固，它们基本上能与离子
一起移动，不受温度的影响。这部分水化作
用称为原水化。
– 它所包含的水分子数目称为原水化数。
• 二级水化：第一层以外的水分子也受到离子
的吸引作用，使水的原有结构遭到破坏，但
与离子联系得比较松散，温度对它的影响很
• 同系物混合所组成的溶液,
• 同分异构体所组成的溶液等
• 也可将非电解质的无限稀溶液看作是一种理想溶液
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（2）化学势
• 定义: 恒温恒压下，向指定组成体系中加入微
量组份所引起的吉布斯自由能的改变。
• 非体积功为零时，化学势是多相系统中物质转
移方向和限度的判据
– i 物质自发地从i高的相向i低的相转移
电化学原理
高鹏
哈尔滨工业大学（威海）
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1
第3章 液态电解质与固态电解质
• 3.1 电解质溶液与离子水化
• 3.2 电解质溶液的活度
• 3.3 电解质溶液的电迁移
• 3.4 电解质溶液的扩散
• 3.5 电解质溶液的离子氛理论
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聚电解质溶液的 粘度
在没有外加盐的情况下，聚电解质溶液的粘度行为不同于普 sp / C 通高分子溶液的粘度行为，许多聚电解质水溶液的 与C的关系可用Fouss经验方程式表示：
1 ( / C ) 式中A，B为常数，以 sp 对 C 作图，可得一条直线。
将所得的直线外推到C=0时所求得的A即为聚电解质分子的 特性粘数。
聚电解质溶液的 渗透压
当溶液稀释时，高分子之间出现了 纯溶剂区，迁移性反离子从高分子 区扩散至溶剂区，此时溶液的渗透 压可表示为
p i
p ：高分子本身的渗透压 i ：因离子分配不均匀所引起的
渗透压
聚电解质的溶解 度
强电解质一般只溶于水，少数可溶于低级醇中。弱电解质 则不同，如聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸尚可以溶解在极性有 机溶剂如二氧六环、二甲基甲酰胺中。但当用强碱与之中 和变为强电解质聚离子之后，便不再溶于上述极性有机溶 剂之中。
聚电解质溶液的 粘度
聚电解质溶液的粘度行为不同 于一般的非电解质高分子溶液 的粘度行为而显示特有的浓度 依赖性。聚电解质溶液的比浓 粘度不与浓度成线性关系。 浓度低于1%时，浓度降低时 粘度迅速上升。 加入一定量的外加盐之后，随 sp / C 下降。 溶液的稀释， 外加盐浓度足够大之后以至能 抑制聚电解质电离作用， sp / C 呈直线
DNA(脱氧核糖核酸) 聚半乳糖醛酸(植物细胞同络合物的胶粘剂)
• 合成类聚电解质
起源于20世纪50-60年代 两个原因 1.石油化工的发展提供了丰富，价廉的原料 2.聚电解质即是高分子，具有高分子化合物的特 性，又能溶于水
分类
• 按来源分类 天然聚电解质
蛋白质 核酸 树胶
半天然聚电解质
改性淀粉 改性纤维素
• 减阻性
通过往流体中添加化学品以减少流体流过固体表面的湍流摩 擦阻力的作用称为减阻作用。 聚电解质的减阻作用取决于聚合物分子结构及大分子在溶液 中的形态。
• 晶格歪曲性
由于聚电解质中的羧基官能团具有对金属离子的螯合能力， 干扰或破坏了无机垢晶体按正常排列生长，从而使晶格发 生畸变或者说被扭曲。
• 成膜性和粘结性
• 聚电解质可溶于水或其 他极性溶剂，当它溶于 水后，链节上的可离解 基团中的一部分或大部 分电离，放出若干低价 离子，高分子本身留下 若干离解位而带有与低 价离子相反电荷的聚合 离子，一般把低价离子 成为反离子。
ห้องสมุดไป่ตู้
发展历程
• 从古代开始,人们就开始广泛应用诸如树胶， 蛋白质一类的天然聚电解质。 • 生命科学领域
加入低分子电解质于强电解质的水溶液中，常常会降低聚 电解质的溶解度。当盐浓度达到临界浓度时，聚电解质离 子便从溶液中沉析出来。
• 分散性
聚电解质的分子中都含有亲水和疏水基团，因此很多水溶性 聚合物具有表面活性，可以降低表面张力，有助于水对固 体的浸润。
• 增稠性
增稠性是指聚电解质有使其他的水溶液和水分散体系粘度增 大的作用。 1.聚电解质通过自身的粘度增加水相的粘度 2.聚电解质与水中的分散相或其他高分子化合物发生作用。
• 酰胺基反应
4.磺甲基化反应
5.霍夫曼降解反应 聚丙烯酰胺可与次氯酸盐在碱性条件 下反应而制得阳离子型的聚乙烯亚胺 6.交联反应
其他性质
• 聚电解质具有螯合性，其分子中的一些基团如羧基、羟基 、氨基、酮基、醚基等，都可提供配位电子，与多价金属 离子如Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cr3+等生成一个环状化 合物，这种现象叫做螯合作用。
聚电解质简介
王晨栋 0544134 陈如其 0544133 邬扬 0544135 黄中原 0544140 周欢0558012
Outline
• 概述 1.定义与发展历程 2.分类 3.性质与功能 4.合成方法 • 应用
定义
• 线型或支化的合成和天然水溶性高分子， 其结构单元上含有能电离的基团。又称高 分子电解质。 • 严格地来说，聚电解质是水溶性高分子化 合物的一个分支，但有不少文章将非离子 水溶性高分子化合物也包括在聚电解质之 中，此时聚电解质就是水溶性高分子化合 物。
性质与功能
物理性质
• 絮凝性 聚电解质是有效的高分子絮凝剂，能破坏 胶体粒子在水中的稳定性，促使其碰撞， 聚集成大粒子，从而加速沉降。 可归结于两个作用 带电的部位起的中和电荷，吸附细小胶粒 作用 通过高分子长链把许多细小颗粒吸附后， 缠结在一起的架桥作用
聚电解质絮凝体 聚电解质絮凝体是两种带相反电荷的聚电解 质的复合体，它的形成有三种方式
化学性质
• 羧基反应
1.中和反应 2.酯化反应
3.络合反应 4.脱水反应 分子内反应
分子间反应
• 羟基反应
1.醚化反应
2.酯化反应
3.缩醛反应
• 酰胺基反应
1.水解反应
2.羟甲基化反应
3.Mannich反应 将羟甲基聚丙烯酰胺和二 甲胺反应，或将聚丙烯酰 胺和二甲胺、甲醛反应可 生成二甲氨基N-甲基聚丙 烯酰胺聚合物
• 电离性 电离性是指聚电解质能在水溶液中电离成 高分子离子和多个低分子离子（或叫作抗 衡离子） 聚电解质的一些重要属性，如链伸展度， 粘度，渗透压，溶解度等都和它们的电离 程度都密切相关。
聚电解质离解度 对高分子链伸展 度的影响
聚电解质离解度对高 分子链的构型有显著 的影响。一般来说， 随着离解度的增大， 离解基团间的静电斥 力加大，高分子链的 构型会由卷曲态逐渐 向伸展态过度，这种 构型的变化可以通过 其PKapp~a曲线或水 力学半径来预测。
合成方法
1.自由基聚合
2.反相乳液聚合
3.悬浮聚合 4.本体聚合
5.离子聚合
6.逐步聚合（加聚、缩聚） 7.聚合物的化学改性
乙烯基单体共聚
合成聚电解质
聚丙烯酰胺 聚丙烯酸 聚马来酸酐 聚偏磷酸 聚氧化乙烯 聚乙烯吡咯烷酮
分类
• 按离子型分类 阳离子聚电解质 （聚丙烯酸钠） 阴离子聚电解质 （聚二甲基二烯 丙基氯化铵） 两性电解质 （丙烯酸-乙烯基 吡啶共聚物）
• 按聚合物分子量大小分类 超高分子量 高分子量 低分子量 • 按聚电解质主链的结构分类 以碳原子为主链： 聚合性聚电解质 主链除碳原子之外还有氧、氮、磷等其他 原子： 缩合型聚电解质