离子交换膜是全钒液流电池(VRBF)的重要组成部分,本文从分子设计的角度出发,合成了一系列新型的具有相分离结构的阴离子交换膜(AEM)材料,并对其离子传导率、吸水率和溶胀率、热稳定性、机械性能等性能进行了测试,探讨聚合物结构与性能的关系,为阴离子交换膜的研究开发提供技术积累。主要内容有:(1)设计合成一种新型的带有十个富电子苯环的单体4,4’-((2,3,5,6-四(4-苯氧基苯氧基)-1,4-亚苯基)双(氧基))二酚(c),将其与4,4’-二氟二苯甲酮和4,4’-二羟基二苯砜进行缩聚,得到具有局部密集富电子苯环的聚芳醚化合物(bPAEs)。以这些富电子苯环为反应位点进行氯甲基化和随后的季铵化反应,得到一种新型的具有局部密集季铵盐基团的阴离子交换膜(QA-bPAEs)。用小角X射线散射(SAXS)对膜内部微相结构进行表征,发现膜具有明显的相分离结构。该系列膜在离子交换容量(IEC)为1.19 mmol g-1时,温度为80℃时离子传导率达最大(氯离子传导率为11.2 mS cm-1)。然而,氯甲基化反应不易控制,反应过程中容易出现交联,导致bPAEs氯甲基化程度不到50%。(2)设计合成一种新型的带有八个苯甲基的双酚单体4,4’-((2,3,5,6-四(3,5-二甲基苯氧基)-1,4-亚苯基)双(氧基))二酚(e),将其与4,4’-二氟二苯甲酮和4,4-二羟基二苯砜以不同的比例缩聚得到一系列新型的具有局部高密度苯甲基的聚芳醚化合物(mPAEs)。以这些苯甲基为溴化位点,通过自由基引发溴化反应和随后的季铵化反应向聚芳醚化合物中引入季铵盐基团,得到一系列具有局部高密度季铵盐基团的阴离子交换膜(QA-mPAEs)。QA-mPAEs系列阴离子交换膜具有较高的离子传导率,其中QA-mPAE-40(IEC=2.32 mmol g-1)在80℃的溴离子传导率达33.5 mS cm-1。经SAXS和透射电镜(TEM)测试发现膜内有明显的相分离情况。经VO2+氧化稳定性测试发现该膜具有较好的稳定性。QA-mPAEs具有比Nafion N212更低的钒离子渗透率。在电流密度为40 mA cm-2时,QA-mPAE-30(IEC=1.95 mmol g-1)在全钒液流电池(VRFBs)中的库伦效率和能量效率均高于Nafion N212。通过对两个系列的阴离子交换膜对比发现,溴甲基化路线比氯甲基化路线相对更容易控制,功能化程度更高。阴离子交换膜中局部高密度阳离子基团有利于形成亲水-疏水微相分离结构。在IECg一定的情况下,具有相分离结构的阴离子交换膜能有效改善AEM的离子传导率,有利于其在VRFB中的应用。