质子交换膜燃料电池（pemfc）的研究在过去十年中得到了长足的发展，这是由于人们对开发可持续能源生产系统的兴趣日益浓厚。由于其紧凑轻便的设计，加上超过其他类型燃料电池的高功率密度和电流密度，pemfc是非常有前途的能量转换技术。尽管燃料电池的研究和发展取得了令人鼓舞的进展，但仍然存在重大的经济和技术障碍。开发高质量的质子交换膜，既要满足众多严格的规格，又要保持成本效益，这是一项艰巨的挑战。此外，pemfc依赖于昂贵的贵金属催化剂，这增加了设备的总体成本。在这方面，阴离子交换膜燃料电池（aemfc）由于其碱性环境，为非贵金属电催化剂的利用提供了有利的操作条件。AEMs由固定化带正电的官能团组成，通常是季铵，通过共价键接枝到聚合物主链上。
然而，AEMs在强碱性环境中的化学稳定性、离子电导率低、机械强度低等方面仍然存在很大的局限性。通常报道的降解途径主要与阳离子官能团有关，在季铵基团的情况下，阳离子官能团可以经历直接亲核取代，形成酰化物中间体和霍夫曼消除（如果存在β-氢）。可以采用金属阳离子包合、构象限制、诱导效应和空间保护等有效策略来解决与铵基相关的稳定性问题。尽管如此，在任何提高AEMs耐久性的尝试中，必须考虑聚合物主链的分解，因为它的降解会导致机械强度和化学稳定性的降低。因此，在开发有效的AEMs时，同时考虑聚合物主链和阳离子的设计是至关重要的。
【成果简介】
本研究报道了以聚[N-{N ' -（2 ' -羟乙基）-N ',N ' -二甲基氨甲基}-乙炔吡咯(X)/（乙烯酮）/（丙烯酮）]（EFPKKf(X)g）为基料，通过调节功能化程度(f)合成新的阴离子交换膜（AEMs）。这些AEMs的合成涉及聚[乙烯酮/丙烯酮]与2-（2-氨基乙基胺）乙醇在Paal-Knorr化学反应下的反应。通过元素分析（CHNS/O）、衰减全反射傅立叶变换红外光谱（ATRFTIR）、高分辨率热重分析（hrtga）和调制差示扫描量热法（MDSC）对这些膜的物理化学特性进行了广泛的分析。利用宽带能谱（BES）检查了电学行为，证明了氢氧化物和碘化物形式的膜的电导率分别为1.66和0.084 mS cm−1 30℃。此外，通过在1 M KOH溶液中浸泡336小时的稳定性测试表明，膜在氢氧化物形式下具有良好的耐碱性条件。
【图文导读】
2.1. 材料
聚酮PK930 （PKK）由晓星有限公司（韩国首尔）提供。2-（2-氨基乙胺）乙醇（Mw = 104.15 g mol−1）、间甲酚（CH3C6H4(OH)）、氯仿（CHCl3）、乙醚（C2H5O）、碘甲烷（CH3I）、二甲基甲酰胺（DMF, C3H7NO）、氢氧化钾（KOH）。所有试剂和溶剂均按收到的原样使用，无需进一步纯化。
2.2. E-FPKKf的合成
功能化聚酮E-FPKKf是通过聚酮前体（PKK）与2-（2-氨基乙基氨基）乙醇(A)反应得到的，如先前报道的方案[19]。这些材料是通过将PKK与A（图1）以不同的A相对于PKK （A/PKK）的1,4-二酮重复单元（0.25/ 1,0.5 /1和1/1）的摩尔比（A/PKK）反应来制备的，以调节功能化程度(f)。在反应结束时，得到非常粘稠的深棕色蜂蜜状混合物，分别通过将其溶解在氯仿中和用乙醚处理来沉淀。该过程至少重复三次，以去除未反应的胺和微量溶剂。产品在60◦C下干燥过夜，然后在80℃的真空（10 - 2毫巴）下进一步干燥24小时，在手套箱中使用冷手指。
2.3. 膜制备
取称量约300mg的E-FPKKf粉末溶于25ml DMF中，搅拌3小时，直至得到均匀溶液。然后，所得的溶液在微过滤后倒在特氟龙培养皿中，并在75°C的烤箱中蒸发溶剂。在双蒸馏水中分离膜，在60℃真空下干燥48 h。所得膜的厚度为70 ~ 90 μm。
2.4. 膜的季铵化[E-FPKKf(I)g]
将干燥后的膜浸泡在过量的纯碘化甲酯（CH3I）中24小时。得到的膜用乙醚和双蒸馏水洗涤以去除过量的甲基碘。然后，得到的E-FPKKf(I)g膜在干燥器中干燥48小时，以进一步表征。在任何表征之前，通过在双蒸馏水中浸泡48小时获得完全水合膜。
2.5. E-FPKKf(I)g膜的碱化：[E-FPKKf(OH)g]
阴离子交换过程通过将EFPKKf(I)g膜在1 M KOH溶液中浸泡1小时在无CO2手套袋中进行。这个过程重复了三次，以确保碘离子阴离子与氢氧化物完全交换。每小时更新一次KOH溶液，用脱气的双蒸馏水洗涤所得膜，并储存在密封袋中。在室温下真空干燥48 h。最后，它们被转移到一个充满氮气的手套箱中，以防止材料暴露在潮湿或其他污染物中。
2.6. 结构与组成
利用Nicolet Nexus光谱仪采集了中红外（4000 ~ 400 cm−1）衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）。
图1所示。(a)不同胺/PKK摩尔比的PKK和E-FPKKf干样的h - tga谱，(b) E-FPKK0.33及其季铵化衍生物FPKK0.30(I)0.19和FPKK0.30(OH)0.19。所有测量均在惰性氮气氛中进行。
表1 CHNS/O元素分析法测定的E-FPKKf材料组成。X为每单位质量聚合物中功能化重复单元的摩尔数，y和z分别为乙烯酮和丙烯酮重复单元的摩尔数。g为季铵化重复单位的摩尔分数，Q%为季铵化重复单位的百分比。
a =反应的2-（2-氨基乙胺）乙醇的摩尔数；PKK =骨干重复单位的摩尔数。
采用密封金刚石晶体的单光束ATR测量池（Specac MKII Golden Gate ATR System GS10563）获得光谱。光谱是1000次扫描的平均值。所有样品都在氩气气氛下的手套箱中制备。
使用FLASH-2000 CHNS/O元素分析仪进行元素分析，确定功能化前驱体及其带电衍生物的组成。
2.7. 热性能
在tg209 F1天平（NETZSCH）上进行了高分辨率热重分析（HR-TGA）。每次测量都是在打开的PtRu锅上装载约5-10毫克的样品，N2通量为20 cm3 min - 1，温度范围为25至950℃。在动态升温速率模式下，升温斜坡为20℃ min - 1，阈值为3% min - 1。热天平的分辨率为0.1 μg。
调制差示扫描量热（MDSC）分析采用配备液氮冷却系统的DSC Q20机（TA Instrument）进行。测量在−150℃至200℃的温度范围内进行，在密封的铝锅内装入约8-10毫克的样品。所有样品均在充满氩气的手套箱内制备。
2.8. 宽带电谱（BES）
使用Novocontrol Alpha-A分析仪，在0.1 V的电位振幅范围内测量湿膜的电响应，频率和温度范围为0.03至107 Hz和- 100°C至Tmax （Tmax分别为碘化物和氢氧化物形式的膜的15℃或30℃）。温度在10◦C的步骤增加使用自制低温恒温系统与液氮操作。温度测量精度高于±0.2℃。样品在双蒸馏水中浸泡48小时，然后夹在两个铂电极之间，铂电极插入一个密封的电池中。未对电池的热膨胀进行修正。
2.9. 离子交换容量测定
E-FPKKf(I)g：碘化物交换膜的IEC采用Cl−阴离子摩尔滴定法测定[22]。每个膜与Cl -在1 M aq. KCl溶液中离子交换48 h，然后用双蒸馏水频繁洗涤24 h，以去除残留的所有Cl -和K+离子。之后，它被浸泡在0.1 M的aq中。NaNO3溶液48 h，使Cl -离子与NO3 -离子交换。NaNO3溶液更新三次以确保完全交换。将所得溶液与0.01 M的AgNO3水溶液混合并滴定。加入0.1 M的K2CrO4溶液作为比色指示剂。滴定后，真空干燥48 h，称重。IEC由滴定过程中消耗的AgNO3的量和干膜质量（md）的值确定，公式如下：
其中VAgNO3是AgNO3的滴定体积和CAgNO3的浓度。
E-FPKKf(OH)g：通过反滴定法测定氢氧化物交换膜的IEC: i)将膜浸入标准HCl溶液（30ml, 0.05 M）中48 h，使OHions中和；ii)以酚酞为指示剂，用0.05 M标准NaOH溶液滴定所得溶液。滴定后，真空干燥48 h，称重。IEC由下式确定：
式中，Vi为HCl溶液的初始体积，CHCl溶液的初始浓度，VNaOH为反滴定所用NaOH溶液的体积，CNaOH溶液的浓度，md为干膜样品的质量。
2.10. 吸水率（WU%）
根据Nawn等人的报道，通过测量干膜和湿膜的重量来确定吸水量。每个样品在双蒸馏水中浸泡24h，获得湿膜。将膜从水中去除并用纸巾擦拭剩余的表面水后称重。得到的膜随后在室温下真空干燥并称重。
吸水量的测定方法如下
其中Wwet是湿膜的重量Wdry是干膜的重量
2.11. 水化数（λ）
每个季铵基团的平均水分子数λ由下式计算：
其中MH2O是水的分子量。
2.12. 碱性稳定
膜的化学稳定性是通过在1 M KOH溶液中以氢氧化物形式在30℃下浸泡336小时（14天）来确定的。通过分析膜的离子电导率和红外光谱随时间的变化来监测降解过程。每次测量前，用双蒸馏水仔细清洗几次膜，去除多余的KOH溶液，然后真空干燥24 h。
3.1. 成分分析
在不同的胺/PKK摩尔比下，通过元素分析确定了1,4-二羰基重复单元沿共聚物主链向乙烯吡咯的转化。每单位质量聚合物的功能化乙烯吡咯单位x的摩尔数由下式给出：
表2膜在I -和OH -形态下的吸水量（WU%）、水化数（λ）和室温下的电导率
其中wN是元素分析得到的样品中氮原子的分数，MN是氮的摩尔质量（14.0067 gmol−1），n是重复单元中氮原子的数量，B是PKK重复单元的分子量（112.13 gmol−1），a是方案1中n取代吡罗重复单元的分子量。
可以观察到，通过增加胺相对于1,4-二酮单元的量，功能化程度（见表1）f，其定义为功能化重复单元与聚合物中所有不同重复单元之和的比率，并由公式(6)，化学计量系数x、y和z（方案1）趋于增加。
与P-FPKK0.49(I)0.45 （Di Noto et al，提交）相比，E-FPKK0.30(I)0.19膜只有62.5%的功能化基团在与碘化甲酯反应后季铵化，这可能是由于正电荷的排斥和极性侧链中存在的吸电子OH基团的影响。
离子交换容量和吸水量是考虑离子电导率的关键参数（表2）。增加iec会导致高阴离子电导率值和更高的吸水率，而这反过来又会降低膜的机械稳定性。事实上，过量的吸水会破坏催化剂、离聚体和集流器之间的三相边界，从而导致燃料电池性能变差。因此，在AEMs中管理水是至关重要的。以E-FPKK0.30(I)0.19和E-FPKK0.30(OH)0.19为最适水膜吸收和IEC具有合理的电导率（表2）。
我们想指出的是，不幸的是，没有关于E-FPKK0.10的数据，因为E-FPKK0.10很难溶解在合适的溶剂中，所以不可能从E-FPKK0.10中获得膜。
3.2. 高分辨率热重分析（HR-TGA）
采用高分辨率热重分析（hrtga）研究了原始脂肪族聚酮（PKK）、功能化PKK （E-FPKKf）膜及其季铵化衍生物E-FPKK0.30(X)0.19 （X = I−或OH−）的热行为。探讨了不同功能化程度(f)对热降解的影响。原始PKK的热剖面作为参考，在331°C （TI）和381°C （TII）处呈现两种热分解（图1a）。第一个质量损失(TI)的ca。3.80%分解的PKK是由于重复单位骨干链中包含丙烯酮组,而第二个质量损失(在TII ca。72%)发生在相对较高的温度是由于质量消除相关的分离和碎片polyethyelene酮表2 IEC,水吸收吴(%),水化数(λ)和电导率在室温下的膜形式。
图2所示。MDSC剖面显示了(a)原始聚酮PKK (b) E-FPKKf on f(c) E-FPKKf(X)g （X = I -或OH -）在干湿状态下的反转（实线）和总热流（虚线）成分。
主链上的基团。所有的E-FPKKf膜都表现出类似的降解模式，其质量损失随f的不同而不同。110℃以下的质量损失（约2 - 3%）是由于消除了微量的水。所有功能化衍生物在约110 - 250℃时表现出热事件Ts，这是由于含有氨基乙醇功能部分的侧链分解所致。随着功能化程度的增加，Ts也会增加，这可能是由于侧链中羟基之间的氢键相互作用。所有E-FPKKf衍生物的热事件（TI）发生在约302 - 332℃，这意味着无定形域的降解，类似于在PKK中观察到的情况。然而，在E-FPKK0.333中，TI太弱而无法观测，可能被其他热事件掩盖了。显著的降解事件（TII）发生在更高的温度和与PKK相同的温度范围内，因此与聚合物主链的最终分解有关。
除了TS和TII外，季铵化膜在125 - 165°C时还表现出额外的热事件TSQ（图1b），这与季铵基的分解有关。所有的膜都表现出高达160◦C的热稳定性，显示出在碱性电化学能量转换装置中应用的潜在适用性。
3.3. 调制差示扫描量热法
通过MDSC（图3）研究了聚酮在- 150 ÷ 200℃温度范围内功能化前后的热转变。该温度范围对应于热重热分析结果确定的热稳定性。研究了功能化程度对热转变的影响。为了确保对实验结果的全面理解，根据在原始脂肪族聚酮PKK和文献中报道的相关化合物中观察到的热跃迁，对合成膜进行了分配。
在75°C（图2a）处，广泛的弱二次转变与具有小而不完美的α结晶PKK结构域的PKK的α→β热转变有关。此外，在198°C和218°C观察到两个不同的吸热事件，与其他研究一致，这归因于PKK β晶域的融化。
E-FPKK0.10的MDSC谱（图2b）显示了一个约57.86◦C的热事件，对应于聚（乙烯吡咯/乙烯酮/丙烯酮）的玻璃化转变（Tg）。这比原始PKK在75°C时的温度要低（图2a）。此外，广泛的吸热事件也存在（约167°C），这是由于聚合物的小结晶域的熔化。E-FPKK0.10较低的熔融温度和相对于PKK的峰宽表明，在聚合物主链中添加吡烷基团破坏了大的晶体结构，增加了共聚物中无定形畴的存在，从而起到了增塑剂的作用。随着功能化程度f的增加，玻璃化转变温度也随之升高，这可能是由于大块材料内部不同的链间相互作用，例如侧链之间的氢键相互作用和主链之间的羰基羰基相互作用。然而，较低的熔融转变温度表明，即使存在链间相互作用，功能化程度的增加导致结晶PKK结构域的大小减小。E-FPKK0.33的热廓线除Tg外未见明显的吸热事件。
在干燥状态下的E-FPKK0.30(I)0.19膜的MDSC谱中（图2c），在约- 50◦C的极低温度下观察到吸热事件，这可能与聚合物链的分子重排有关，导致包装不致密。此外，相对于E-FPKK0.30， Tg经历了向较低温度的转变，约为77℃，表明季铵侧基无法与氨基进行链间相互作用非季铵化材料中的基团。在干E-FPKK0.30(OH)0.19的MDSC剖面中没有可检测到的事件，然而，在约68℃处的轻微基线偏转对应于玻璃化转变温度。在水合状态下，两种膜的轮廓（如图2c所示）表现出在先前研究的基于功能化聚酮的阴离子交换膜中常见的典型转变。这些包括：(i)由于水的塑化作用，Tg转移到异常低的温度范围从约- 60至- 50◦C；（ii） a 0℃时的Tf，对应于水的融化；（iii）当亲水区域的极性乙烯吡咯基团由于偶极-偶极侧链相互作用而经历无序-有序结构重组时出现的Tδ。在E-FPKK0.30(OH)0.19中，这种转变可能与聚合物的熔融重叠；（iv） t - α - pc转变，通常与Tδ相耦合。这表明水的存在在促进主链和侧链的长距离动力学中起着重要作用。这主要归因于离子聚集体内部静电相互作用的减弱。除了这些热转变，另一个转变在约40 - 60℃出现，这是由于不完美的晶体重排聚合物链的冷结晶。
3.4. ATR-FTIR光谱研究
采用单束衰减全反射傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）分析研究了所提聚合物的结构和相互作用。光谱的波段是通过相关或其他研究的基础上分配的，将它们与原始化合物和先前在PKK共聚物上观察到的化合物进行比较（图3和表3）。约1694 cm−1处的波段是聚酮C = O基团的典型振动模式。功能化过程导致C = O波段变宽，表明羰基之间的强分子间相互作用减弱。这表明共聚物主链的分子结构发生了改变。通过与选择作为分子参考的1,2,5三甲基吡咯（图3a）的光谱进行比较，确定了主链中吡咯环的特征带。具体而言，强度：(i)在约1581 cm−1和1634 cm−1处分别对应于pyrrole环的C = C和面内C = C- n变形的拉伸,（ii）在约750 cm−1处归因于pyrrole环的CH面外弯曲,（iii）在约972 - 839 cm−1处非常弱，对应于pyrrole部分的CH变形和环扭转。
图3所示。(a) PKK（原始聚酮），1,2,5- tmepy（1,2,5-三甲基吡咯），a（2-（2-氨基乙基胺）乙醇），E-FPKK0.33（功能化PKK）， (b) E-FPKK0.33, E-FPKK0.30(I)0.19碘化物形式，E-FPKK0.30(OH)0.19氢氧化物形式。
3631-3247 cm−1区域的吸收带归因于侧链OH键的拉伸振动模式，这是由于2-（2-氨基乙基氨基）乙醇(A)使PKK链功能化。3010 ~ 2791 cm−1区域的吸收带对应于侧链中CH2基团的对称和反对称拉伸。此外，约1055 cm−1处的锐带是由(2-（2-氨基乙基氨基）乙醇光谱分配的侧链C-N和C-OH的拉伸振动引起的（图3a）。化学修饰前后PKK的FTIR光谱显示出许多与吡咯环和侧链相对应的条带，表明共聚物与乙烯乙醇胺侧链成功功能化。
季铵化后，可以观察到：a)在约971 cm−1和934 cm−1处观察到的季铵基团对应的典型带，b)在1425-1358 cm−1区域的振动谱（图3b）的改变，这归因于侧链的CH2-NH-CH2基团的NH弯曲模式。在E-FPKK0.30(I)0.19中，季铵盐基团ca.1403 cm−1的频带在E-FPKK0.30(OH)0.19中向更高频率（1423 cm−1）偏移，表明氢氧根离子靠近阳离子侧基。此外，E-FPKK0.30(OH)0.19膜的光谱在1638 ~ 1538 cm−1区域发生了变化，这是由于吡咯的C- n和C = C发生了变化骨干。这可以解释为氢氧化物和碘离子与聚合物基体之间存在不同的相互作用，从而产生不同的链式紧密排列。最后，OH -型膜的红外光谱表明，在阴离子交换过程中，季铵盐基团没有明显的降解。
3.5. 宽带电谱（BES）
宽带电光谱是研究离子交换材料的极化和介电弛豫的一种非常有用的技术。研究了碘化物和氢氧化物两种形式湿膜的电响应与频率（0.03-107 Hz）和温度（- 100 - 150◦C）的关系。
图4显示了在X = I−和OH−条件下，E-FPKK0.30(X)0.19湿膜的电导率实分量（σ′（ω））和介电常数实分量（ε′（ω））的二维图。光谱的一个重要特征是，由于块状材料中嵌入的水畴的融化，在0 -10℃的高频处存在平台阶跃增加（图4a）。在E-FPKK0.30(I)0.19膜中，观察到−60℃时的阶跃增加，这与MDSC中观察到的第一次玻璃化转变有关。在最低温度区和高频处，观察到共聚物基体的分子介电弛豫。分子介电弛豫通常呈现低于102的介电常数值，因为它们对应于侧链偶极矩的局部波动（β-弛豫）或主链的结构弛豫（α-弛豫）。除了分子介电弛豫外，还观察到介电常数值大于103的电事件，对应于极化事件。低频事件与畴间极化（σIP）有关，这是由中尺度低介电常数和高介电常数的畴间界面电荷积累引起的[5]。在测量中使用阻滞电极会导致高频电极极化（σEP）现象，这主要是由于膜电极界面电荷的积累。膜的总电导率对应于这两个事件的叠加（σT =σEP + σIP）。结果，在30℃时，氢氧化物和碘化物形式的膜的离子电导率分别为1.66和0.084 mS cm−1。
在图5中，总体电导率对温度逆的依赖显示了三个温度区域（I， II， III），由MDSC测量检测到的两个热转变（Tg≈−60◦C和Tm， H2O≈0℃）划分。可以观察到，σEP和σIP的logσT vs 1/T曲线表明：
I . E-FPKK0.30(I)0.19和EFPKK0.30(OH)0.19膜在I区表现出类似arrhenius的行为，活化能分别为45.2和57.9 kJ mol−1。这种行为表明，在该温度区域，负离子的跳变是由β-弛豫事件辅助的，从而促进了膜内的远程电荷转移过程；
2。在II区和III区存在VTF （Vogel-Tamman-Fulcher）行为，其伪活化能范围为6 ~ 17 kJ mol−1（图5），表明；(a)电导率显著依赖于主链的节段运动，共聚物主链中乙烯吡咯重复单元的存在对调节主链的节段运动和块状材料中远距离阴离子迁移现象起着至关重要的作用。
表3 E-FPKK0.33及其季铵化衍生物的ATR-FTIR光谱的相关赋值
3.6. 碱性稳定
阴离子交换膜（AEMs）的碱性稳定性是评估其在各种电化学装置（如燃料电池、电解槽和氧化还原液流电池）中可能实现的重要参数。碱性稳定性取决于共聚物的阳离子侧基和主链结构、化学成分和加工条件。季铵基团的稳定性受其他官能团的存在、碱性溶液的种类和浓度、温度和压力等因素的影响。四烷基铵盐是最常被研究的阳离子，因为它们易于合成，具有成本效益的起始材料，并且在膜性能方面具有实用性。季铵盐基团的降解通常通过SN2取代、霍夫曼消去（当β-质子存在时）进行。然而，已经确定了与ylide中间产物形成有关的其他途径。
本研究将负离子交换膜EFPKK0.30(OH)0.19置于1 M氢氧化钾脱氮溶液中，室温浸泡336 h，观察其稳定性，至少三次蒸馏水，并在室温下测量其电导率（图6a）。结果表明，电导率在前24小时内迅速下降，随后在接下来的312小时内趋于稳定（图6a）。
在碱性试验中，膜在视觉上保持了其柔韧性。通过ATR-FTIR测量监测结构退化，如图6b所示。结果表明，乙烯吡咯重复单元沿主干约758 cm−1、1576 cm−1、1639 cm−1和1685 cm−1以及PKK的约1688 cm−1的振动模式的条带在测试过程中被保留下来，从而表明共聚物基体没有发生明显的降解。然而，在336 h后，膜在约970 cm−1处的季铵带强度略有下降，而在约3400 cm−1处OH基团的拉伸模式强度有所增加。这表明电导率的下降可能是由于阳离子位置的SN2取代反应，这是三甲基铵基的常见降解机制。这种转化发生后，随着随后阳离子基团浓度的降低，降解过程开始。
图4所示。(a)电导率实分量（σ′（ω）），(b)湿法E-FPKK0.30(I)0.19和EFPKK0.30(OH)0.19的介电常数实分量ε′（ω）。
图5所示。E-FPKK0.30(I)0.19和EFPKK0.30(OH)0.19湿态膜的对数σT对1/T的依赖性，σT =σEP + σIP。
图6所示。E-FPKK0.30(OH)0.19膜的稳定性研究通过监测(a)在环境温度下336 h的离子电导率，(b)利用ATRFTIR测量膜的结构变化。
继续以慢得多的速率，如图6a所示，在测试50小时后测量到的电导率缓慢下降。综上所述，稳定性测试结果表明，这些阴离子交换聚合物是有希望进一步优化的候选者，以获得用于碱性电化学能量转换的膜的装置。
【总结】
采用Paal-Knorr化学方法，用2-（2-氨基乙胺）乙醇对聚[乙烯酮/丙烯酮]（PKK）进行功能化，制备了具有（X = I−和OH−）的E-FPKKf(X)g阴离子交换膜。研究了膜的组成和结构以及它们的热稳定性、热跃迁和电响应。ATR-FTIR可以了解在季铵化和随后与氢氧根离子的阴离子交换过程中的结构变化。MDSC测量提供了深入了解共聚物基体对功能化程度的塑化效应。此外，BES研究表明，E-FPKK0.30(I)0.19和EFPKK0.30(OH)0.19的离子电导率分别为3.16 mS cm−1和1.71 mS cm−1，温度为150℃。在后一种情况下，离子电导率在温度高于40℃时下降，这表明该材料仅适用于低温下的应用，如碱性电解槽和氧化还原液流电池。此外，环境温度下的E-FPKK0.30(OH)0.19膜在1 M KOH溶液中表现出非常好的化学稳定性，在环境温度下持续336小时，电导率值为0.6 mS cm−1。
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2024.145298
