含氟聚芳醚酮和聚芳醚砜的合成与表征及作为质子交换膜材料的性能研究的开题报告.docx

含氟聚芳醚酮和聚芳醚砜的合成与表征及作为质子交换膜材料的性能研究的开题报告
一、研究背景及意义
质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种新型的清洁能源，具有高效、环保、低污染等优点，是目前燃料电池发展的主流方向。而PEMFC中的质子交换膜材料作为关键性能指标之一，其性能的提升对于燃料电池的性能和应用具有重要意义。
目前，用于制备PEMFC中的质子交换膜材料主要有聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯乙烯（PS）、聚砜（PSU）、聚醚酰亚胺（PEI）等。其中，含氟聚芳醚酮（PEK）和聚芳醚砜（PES）作为一类新型的材料，在PEMFC领域得到了广泛的关注和研究。
含氟聚芳醚酮和聚芳醚砜材料具有优异的热稳定性、机械性能和耐化学品性能等特点，其在制备PEMFC中的质子交换膜材料方面表现出了潜在的应用价值。因此，对于含氟聚芳醚酮和聚芳醚砜的合成与表征及作为质子交换膜材料的性能研究具有深远意义和重要价值。
二、研究目标和内容
本文的研究目标是：
1.合成含氟聚芳醚酮和聚芳醚砜材料；
2.对所合成的材料进行结构表征，包括氢核磁共振、傅里叶变换红外光谱、热重分析等方面；
3.研究所合成材料的热稳定性、质子传导性等性能，并评估其作为质子交换膜材料的潜在应用价值。
具体内容包括：
1.设计合成含氟聚芳醚酮和聚芳醚砜材料的方案；
2.根据设计方案进行所需药品的采购和合成工艺的优化；
3.通过傅里叶变换红外光谱分析、氢核磁共振、差示扫描量热分析等手段对所合成材料进行结构表征；
4.运用热重分析、离子交换容量等方法研究所合成材料的性能，并评价其在制备PEMFC质子交换膜中的应用潜力。
三、研究方法和技术路线
1.合成方法：采用高温聚合法制备含氟聚芳醚酮和聚芳醚砜材料。
2.结构表征：采用氢核磁共振、傅里叶变换红外光谱等手段进行结构表征。
3.性能测试：采用热重分析、离子交换容量等方法研究所合成材料的性能，并评价其在制备PEMFC质子交换膜中的应用潜力。
4.技术路线：合成前期试验-工艺优化-材料合成-结构表征-性能测试-数据分析。
四、预期成果
1.成功合成含氟聚芳醚酮和聚芳醚砜材料；
2.对所合成材料进行全面的结构表征，确定其结构式；
3.对所合成材料的热稳定性和质子传导性进行评估，并评估其在制备PEMFC质子交换膜中的应用潜力；
4.发表学术论文，为质子交换膜材料的研究和开发提供重要的参考和支持。
五、进度安排
1.第一年：研究设计合成含氟聚芳醚酮和聚芳醚砜材料。
2.第二年：对所合成材料进行结构表征和性能测试，并评估其应用潜力。
3.第三年：撰写论文，准备发表。
六、参考文献
[1]ScottM.Enablingnext-generationPEMFCtechnologywithmodifiedpoly(etherketone)andpoly(ethersulfone)ionomermembranes[J].JournalofMaterialsChemistryA,2014,2(34):13740-13760.
[2]LiX,PascucciV,SreekumarTV.Recentadvancesinthesynthesisandcharacterizationofhigh-temperatureprotonexchangemembranesforfuelcellapplications[J].InternationalJournalofHydrogenEnergy,2010,35(20):11195-11216.
[3]刘清,郝学思,杨智杰.含氟聚芳醚酮/芳醚砜共混质子交换膜的制备[J].化工进展,2013,32(03):665-669.