钨酸盐离子染色后无规型膜(a)和嵌段型膜(b)扫描透射电镜图

Zhang等利用4,4′-联苯酚(BP)首先制备了有叔胺的功能单体(DABP)，之后以功能单体DABP、BP及TFDPS为原料，高温聚合制得了带有叔胺功能基团的聚合物。最后使用CH3I对聚合物进行季铵化并浇膜。该方法可通过控制DABP的使用量来控制阴离子交换膜的IEC，制备的膜具有好的机械性能和热稳定性，而且膜在DMSO等非质子性有机溶剂中也具有良好的溶解性。IEC=2.62 mmol g-1的PSQNOH-80膜在20oC时尺寸变化率、吸水率和离子电导率分别为33%、86%和65 mS cm-1，其离子电导率远大于10 mS cm-1，可满足离子电导率的要求[13]。

1.2.4 阴离子交换膜的改性

结构单一的阴离子交换膜虽然性能优异，但是由于工作条件的不同，阴离子交换膜需要通过改性来克服缺陷、提高性能以满足燃料电池的应用要求。改性方法包括：交联、嵌段共聚和共混复合。

交联改性通过在成膜的过程中加入交联剂或聚合物材料形成交联结构以改进膜机械性能及耐久性、降低燃料透过率。

Lin等使用一种简易有效的方法制备出碱性交联阴离子交换膜。该阴离子交换膜基于碱性咪唑鎓盐型离子溶液，通过将1-乙烯基-3-甲基咪唑鎓盐碘化物和苯乙烯及丙烯腈进行原位交联法制得。制备的阴离子交换膜具有很高的离子导电率，室温下大于10 mS cm-1，也表现出很好的机械性能。制得的膜浸泡在高pH值条件下400 h后，离子导电率及机械性能几乎没有降低，表明有极好的化学稳定性[14]。文献综述

嵌段共聚着眼于亲水及疏水链段分子结构设计及链长控制，可有效控制膜的微观形态，有利于改善膜的机械性能及电导性能。

Zhang利用4,4′-二羟基二苯砜(BPS)、4,4′-二氟二苯砜(DFDPS)和3,3′,5,5′-四甲基-4,4′-联苯酚(TMBP)为原料，制备出不同链段的嵌段型聚合物，之后以溴代丁二酰亚胺(NBS)为溴化试剂、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂对制备的聚合物进行溴化，最后浇膜和季铵化。制得的嵌段型阴离子交换膜与无规型和序列型阴离子交换膜相比，膜的离子电导率有明显的提高。室温条件下，QBPES-40膜(IEC1.62 mmol g-1)的离子电导率为29 mS cm-1，而其膨胀率小于12%，并且制备的膜具有良好的机械性能[15]。

共混复合是常见改进材料性能的方法，可根据不同材料的特性制备均一的共混膜或复合膜，还可以掺杂纳米无机材料及无机酸等改善膜的保水性及高温低湿条件下的电导率。

陈荣等以4,4’-二氟二苯砜、3,3’-二磺酸钠-4,4’-二氟二苯砜及4,4’-联苯二酚为原料，通过溶液缩聚法制备了磺化聚芳醚砜。将分散于DMSO中纳米级的SiO2掺杂于聚合物溶液，采用球磨工艺制备了一类无机-有机复合质子交换膜。适量二氧化硅掺入后膜的机械性能未有改变，但其尺寸稳定性得到了很大提高[16]。

C.C.Yang报道了PVA-nano-ZrO2-KOH聚合物电解质膜的电化学性能，含20%ZrO2的PVA-nano-ZrO2-KOH聚合物电解质膜的室温离子电导率可达到0.2675S cm-1(PVA-KOH体系的最高室温电导率为0.047S cm-1)，阴离子迁移数为0.98-0.99[17]。

1.3 本文研究意义及主要内容

目前商业化的阴离子交换膜传导率低，稳定性较差，不能满足燃料电池的需求。本论文选取具有高耐热性、良好机械性能和离子传导性能的聚醚砜作为研究对象，通过交联及嵌段聚合工艺制备了一系列季铵化聚醚类阴离子交换膜，并对其性能进行了表征, 以期制备出离子传导率高、稳定性好的适用于碱性燃料电池的阴离子交换膜。