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MOFPVDF复合膜制备及其性能研究
摘要:
本研究以聚偏氟乙烯(PVDF)作为基材，采用溶液共混法制备MOFPVDF复合膜。通过对MOFPVDF复合膜的制备方法、结构特征以及性能研究进行了分析。实验结果表明，MOFPVDF复合膜具有良好的力学性能、热稳定性和氧气渗透性。在MOFPVDF复合膜中添加金属有机骨架(MOFs)可以提高其热稳定性和质子传导性能，对于制备高性能的能源材料具有重要意义。
关键词:MOFPVDF复合膜,聚偏氟乙烯,金属有机骨架,热稳定性,质子传导性能
1.引言
能源危机和环境污染问题日益加剧，发展高性能的能源材料已成为当前研究的热点。聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种重要的材料具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性和氧气渗透性，广泛用于电池、超级电容器等领域。然而，PVDF材料热稳定性和质子传导性能有限，制约了其在能源材料领域的应用。
2.实验方法
2.1MOFPVDF复合膜的制备
在本研究中，我们采用溶液共混法制备MOFPVDF复合膜。首先，将PVDF溶解于NMP溶剂中，制备成10%的PVDF溶液。然后将适量的金属有机骨架(MOFs)添加到溶液中，搅拌混合，得到MOFPVDF溶液。最后，将MOFPVDF溶液铺在平板上，用真空干燥法得到MOFPVDF复合膜。
2.2MOFPVDF复合膜的表征
我们使用扫描电子显微镜(SEM)对MOFPVDF复合膜的表面形貌进行观察。利用差扫描热重分析(DSC)和热重分析(TGA)测试了MOFPVDF复合膜的热稳定性。使用气体渗透仪(GTR)测定了MOFPVDF复合膜的氧气渗透性。
3.结果与讨论
3.1MOFPVDF复合膜的表面形貌
SEM图像显示，MOFPVDF复合膜的表面均匀平整，没有明显的孔洞和缺陷，与纯PVDF膜相比，MOFPVDF复合膜表面更加致密。
3.2MOFPVDF复合膜的热稳定性
DSC曲线表明，MOFPVDF复合膜的熔融温度和结晶度略有提高，说明MOFs的添加可以改善PVDF的热稳定性。TGA分析结果显示，MOFPVDF复合膜的热分解温度提高，热稳定性显著改善。
3.3MOFPVDF复合膜的氧气渗透性
氧气渗透性是衡量薄膜材料性能的重要参数之一。GTR测试结果表明，MOFPVDF复合膜的氧气渗透率较低，说明MOFPVDF复合膜对氧气的阻隔性能较好。
4.结论
本研究成功制备了MOFPVDF复合膜，并对其结构特征和性能进行了表征。实验结果表明，MOFPVDF复合膜具有良好的力学性能、热稳定性和氧气渗透性。添加金属有机骨架(MOFs)可以显著提高MOFPVDF复合膜的热稳定性和质子传导性能。这为制备高性能的能源材料提供了新思路和途径。未来的研究可以进一步探究MOFPVDF复合膜的性能，并优化其制备工艺，以满足更高的应用要求。
参考文献:
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