عنوان پایان‌نامه
سنتز و شناسایی غشاهای نانوکامپوزیتی پلیمری تبادل پروتون برای کاربرد در پیل سوختی پلیمری
- رشته تحصیلی
- شیمی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6201;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73848;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6201;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73848
- تاریخ دفاع
- ۱۱ اسفند ۱۳۹۴
- دانشجو
- لیلا احمدیان علم
- استاد راهنما
- حسین مهدوی
- چکیده
- غشاهای نانوکامپوزیت تبادل پروتون برپایه پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) و پلی سولفون (PSU) به ترتیب در حضور نانوذرات سیلیکا و چارچوب فلزی - آلی (NH2MIL-53(Al)) تهیه شدند. در نانوکامپوزیت های برپایه PVDF اثر فاکتورهایی نظیر درجه بلورینگی، تخلخل، جذب آب و مقدار نانوذرات سیلیکا بر رفتار هدایت پروتونی مورد بررسی قرار گرفت. اثر نانوذرات چارچوب فلزی - آلی اصلاح شده با پلی (2-اکریل آمیدو-2-متیل -1-پروپان سولفونیک اسید) و چارچوب فلزی - آلی بارگذاری شده با ایمیدازول بر رفتار هدایت پروتونی غشاهای نانوکامپوزیت برپایه پلی سولفون نیز بررسی شد. برای غشاهای نانوکامپوزیت بر پایه PVDF با افزایش تخلخل، جذب آب، مقدار نانوذرات سیلیکا و هم چنین کاهش درجه بلورینگی رفتار هدایت پروتونی بالاتری مشاهده شد. برای غشاهای نانوکامپوزیت برپایه پلی سولفون نیز با افزایش نانوذرات چارچوب فلزی - آلی اصلاح شده هدایت پروتونی افزایش یافت. پایداری حرارتی غشاهای نانوکامپوزیت تهیه شده توسط آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) تأیید شد. نتایج به دست آمده از آنالیز استحکام کششی، بهبود در خواص مکانیکی با افزایش مقدار نانوذرات سیلیکا و چارچوب فلزی - آلی (NH2MIL-53(Al)) را نشان داد. ساختار شیمیایی نمونه های سنتزی و اصلاح شده با آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و طیف سنجی رزونانس مغناطیس هسته پروتون (1HNMR) تأیید و مشخص شد. مورفولوژی غشاهای تهیه شده با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد.
- Abstract
- In this study, preparation and characterization of PVDF/silica and PSU/MOF nanocomposite membranes as the new proton exchange membranes were investigated. The effects of several factors such as crystallinity degree, porosity, water uptake and silica content on proton conductivity behavior of PVDF-based nanocomposite membranes were studied. Also, the effects of MOF-g-PAMPS and imidazole-loaded MOF on proton conductivity behavior of PSU-based nanocomposite membranes were evaluated. The results demonstrated that the proton conductivities of PVDF-based nanocomposite membranes were enhanced by increasing silica nanoparticles loading, porosity, water uptake and crystallinity degree reduction. The proton conductivity of PSU-based nanocomposite membranes also increased by increasing MOF nanoparticle content. Thermal stabilities of all nanocomposite membranes were confirmed by TGA analysis. In addition, tensile strength analysis demonstrated an increase in the mechanical strength of all nanocomposite membranes through nanoparticles addition. The chemical structures and compositions of all synthesized or modified samples were identified by 1H-NMR and FTIR analysis. The morphologies of the prepared membranes were investigated by SEM micrographs. Keywords: Nanocomposite, Proton Exchange Membrane, PVDF, PSU, Metal-Organic Framework.
