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聚乙烯亚胺（PEI）是一种含有亚胺基的水溶性高分子,其亚胺基易与钴离子络合,形成聚乙烯亚胺—钴（PEI-Co）络合物。PEI-Co络合物可选择性地与氧发生可逆的结合和解离反应,是有效的氧载体,可用于修饰燃料电池中的氧电极,以增加电极附近的氧浓度,从而提高氧的还原电流。但PEI-Co络合物溶于水,在燃料电池排水过程中易于流失,不适用于修饰氧电极。本文采用交联法探索不溶于水的PEI膜及PEI-Co络合物的制备方法、影响因素,交联PEI-Co络合物在水中的溶胀特性,并研究交联PEI-Co络合物修饰氧电极的还原行为。 PEI的亚胺基与聚环氧氯丙烷（PECH）的氯甲基反应得到交联的PEI膜,二甲基甲酰胺为交联反应的溶剂,交联反应温度为100℃,反应时间以3小时为宜。研究了温度、时间和钴离子浓度对交联PEI膜络合钴离子量的影响。结果表明,交联PEI和钴离子的络合量与溶液中钴离子浓度密切相关。当钴离子浓度增加时,平衡络合量增加。随着温度的升高,交联PEI和钴离子的平衡络合量减少。将平衡络合量用Langmuir模型进行拟合,计算出不同温度下的吸附平衡常数,结果发现随温度升高,平衡常数降低。吸附过程的焓和熵分别为-13 kJ·mol-1和-107 J·mol-1·K-1。 研究了交联PEI-Co络合物膜在水中的溶胀行为,并和未与钴离子络合的交联PEI膜进行了比较。结果表明,PEI-Co络合物膜在水中具有较好的溶胀性能,其平衡溶胀度随交联PEI-Co络合物膜中PEI含量的增加而增大,PEI/PECH摩尔比为0.27时,平衡溶胀度为0.87mol%,PEI/PECH摩尔比为0.90时平衡溶胀度为1.80 mol%,但小于未与钴离子络合的交联PEI膜。随膜厚增加、温度升高,PEI-Co络合物膜在水中的平衡溶胀度变化不大。讨论了水在PEI-Co络合物膜中的扩散机理,发现基本符合Fickian定律,计算得到水在PEI中的扩散活化能为40.4kJ/mol。 当用PEI-Co络合物膜修饰氧电极时,电极电流显著增加,而未与钴离子络合的PEI膜修饰氧电极时,电流减小,说明未与钴离子络合的PEI膜不具有富集氧气的作用,而PEI-Co络合物膜能与氧发生可逆的结合反应,使电极附近氧浓度增加,还原电流提高。