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磺化芳香族聚合物(SAPs)是一类具有成本低廉、性能优异等特点且可用于直接甲醇燃料电池(DMFC)的热点质子交换膜(PEM)材料。低磺化度下这类材料的阻醇性能优异，而传导性却差强人意；高磺化度下此类材料可拥有与Nafion@膜相媲美的传导性能，然而却存在过度溶胀，机械强度和尺寸稳定性较低的缺点。由此可见，要想将SAPs材料广泛应用于燃料电池中，其综合性能需要被进一步提高。本文以PEM的微观结构角度为设计出发点，用交联和复合的方法对SAPs进行性能优化，以期解决此类膜高阻醇性、传导性及稳定性之间的冲突，从而平衡膜的各项性能，得到综合性能更为优异的膜材料。
根据改进的hummers方法利用天然石墨薄片合成氧化石墨烯(GO)后进一步处理得到磺化石墨烯(SFGO)并将其通过超声均匀分散到含丙烯基的磺化聚醚醚酮(SPEEK)基体中，通过紫外光照及分子间氢键作用合成磺化聚醚醚酮/磺化石墨烯双交联型PEM，以期通过膜内交联结构的形成及酸性基团的增加使交联复合膜的质子传导率进一步提高的同时，增强其稳定性和阻醇性。通过测试发现：对比纯膜，交联复合膜具有更为优异的热稳定性、机械性能和阻醇性能，随SFGO含量增加，交联复合膜的吸水率有所升高，而溶胀率呈降低趋势，掺杂3%SFGO的交联复合膜显示出最好的阻醇性能，其甲醇扩散系数远低于纯膜，仅为0.65×10-7cm2s-1。同时，在选择性的对比中，掺杂3%SFGO的复合膜的选择性可达4.2×105Sscm-3，比纯膜(6×104Sscm-3)的选择性提高了一个数量级，表现出最为优异的综合性能。
通过无皂乳液聚合法制备具有不同功能性基团(酰胺基、磺酸基和羧基)的聚有机硅，与含叔丁基的磺化聚醚醚酮酮(SPEEKK)共混，通过硅羟基的自交联和有机硅中酰胺基与SPEEKK中磺酸基的氢键作用制备双交联型磺化聚醚醚酮酮/聚有机硅复合膜材料。研究结果表明：与纯膜相比，双交联复合膜的机械性能更为优异，且随着聚有机硅含量的增加呈现出不断增强的趋势。同时，由于聚有机硅中含有大量酸性基团，因此随聚有机硅含量的增加，膜材料的传导率也在不断提升。添加20%聚有机硅的双交联复合膜显示出最低的甲醇扩散系数(3.85×10?7cm2s?1)和最高的选择性(1.22×105Sscm-3)，表明其作为可应用于DMFC核心部件的潜力最大。
本研究得到的两种系列的膜材料均具有优异的性能，为制备低成本、高性能SAPs基PEM提供了新的思路与依据。
根据改进的hummers方法利用天然石墨薄片合成氧化石墨烯(GO)后进一步处理得到磺化石墨烯(SFGO)并将其通过超声均匀分散到含丙烯基的磺化聚醚醚酮(SPEEK)基体中，通过紫外光照及分子间氢键作用合成磺化聚醚醚酮/磺化石墨烯双交联型PEM，以期通过膜内交联结构的形成及酸性基团的增加使交联复合膜的质子传导率进一步提高的同时，增强其稳定性和阻醇性。通过测试发现：对比纯膜，交联复合膜具有更为优异的热稳定性、机械性能和阻醇性能，随SFGO含量增加，交联复合膜的吸水率有所升高，而溶胀率呈降低趋势，掺杂3%SFGO的交联复合膜显示出最好的阻醇性能，其甲醇扩散系数远低于纯膜，仅为0.65×10-7cm2s-1。同时，在选择性的对比中，掺杂3%SFGO的复合膜的选择性可达4.2×105Sscm-3，比纯膜(6×104Sscm-3)的选择性提高了一个数量级，表现出最为优异的综合性能。
通过无皂乳液聚合法制备具有不同功能性基团(酰胺基、磺酸基和羧基)的聚有机硅，与含叔丁基的磺化聚醚醚酮酮(SPEEKK)共混，通过硅羟基的自交联和有机硅中酰胺基与SPEEKK中磺酸基的氢键作用制备双交联型磺化聚醚醚酮酮/聚有机硅复合膜材料。研究结果表明：与纯膜相比，双交联复合膜的机械性能更为优异，且随着聚有机硅含量的增加呈现出不断增强的趋势。同时，由于聚有机硅中含有大量酸性基团，因此随聚有机硅含量的增加，膜材料的传导率也在不断提升。添加20%聚有机硅的双交联复合膜显示出最低的甲醇扩散系数(3.85×10?7cm2s?1)和最高的选择性(1.22×105Sscm-3)，表明其作为可应用于DMFC核心部件的潜力最大。
本研究得到的两种系列的膜材料均具有优异的性能，为制备低成本、高性能SAPs基PEM提供了新的思路与依据。