基于球型正胶束结构的质子交换膜的研究

作者：尹世伟; 吴晗宇; 黄海瑞; 徐凤仙; 秦海朝; 汤清晨; 杨恋婷; 左蕊; 冯训达^*

来源：合成技术及应用, 2022, 37(02): 17-22.

• 双亲分子
• 球型正胶束
• 质子传导
• 质子交换膜

由两亲分子自组装形成的纳米尺度的微观结构，可以提供精确可控的几何形态及化学环境的离子传输通道。传统的柱状、层状等自组装结构，需额外的取向实现高效的离子传输，并且材料不易获得。本文通过两亲分子的自组装形成球型正胶束结构，形成内在连续离子传输通道，巧妙地规避了取向问题，且材料易获得。为了得到这种自组装结构，设计并合成了一种具有较大的亲水头部、较小的疏水尾部结构的磷酸型可聚合双亲分子(MAC11-PA)。在双亲分子与水共混的体系中加入水溶性交联剂二甲基丙烯酸酯-聚乙二醇(PEG-DMA),利用紫外光引发聚合得到质子交换膜(PMAC11-PA)。通过偏光显微镜和小角X射线散射对质子交换膜的内部结构进行了表征，并利用电化学工作站对薄膜的质子传导进行了测试。结果表明通过偏光显微镜和小角X射线散射的共同表征，证实了“大头小尾”的可聚合型双亲分子MAC11-PA自组装形成了球型正相胶束，具有球型正胶束结构的PMAC11-PA膜在60℃、90%RH的条件下，其质子传导率为1.35×10-2 S/cm。球型正胶束结构为两亲分子的自组装用于质子传输提供了一种新思路。

• 单位
  东华大学; 纤维材料改性国家重点实验室