通过碳酸乙烯酯塑化作用提高基于生物材料的藻酸盐-PVA聚合物电解质的质子传导性能

《Journal of Polymer Science》：Enhanced Proton Conduction in Bio-Based Alginate–PVA Polymer Electrolytes via Ethylene Carbonate Plasticization

生物基聚合物电解质通过乙二醇碳酸酯增塑改善质子传导性能，研究显示增塑剂促进质子解离并提升离子电导率至2.42×10^-4 S/cm，电化学阻抗证实以阳离子传导为主，验证了EC增塑生物基聚合物在下一代电化学应用中的潜力。

　　

摘要

开发具有增强离子传导能力的生物衍生聚合物电解质对于可持续能源技术至关重要。本研究探讨了碳酸乙烯酯（EC）作为增塑剂对掺杂了碘化铵（NH₄I）的藻酸盐-聚乙烯醇（PVA）聚合物混合物中质子传输的影响。通过溶液浇铸法制备了电解质薄膜，并系统评估了EC组成对材料结构、热性能和离子性能的影响。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明，EC通过与聚合物基体中的?OH和?COO^?基团相互作用促进了H⁺的解离。热重分析和差示扫描量热分析结果显示，随着EC含量的增加，材料的热性能得到改善，玻璃化转变温度降低。电化学阻抗谱分析显示，在EC含量为4 wt%时，离子电导率达到了2.42?×?10^?4?S/cm的最大值，这符合阿伦尼乌斯型热激活行为。质子迁移数（t_H⁺?=?0.57）表明该材料主要依靠阳离子传导。这些发现表明，用EC增塑的生物基聚合物混合物具有作为下一代电化学应用中高效质子传导电解质的潜力。

图形摘要

碳酸乙烯酯（EC）对掺杂了碘化铵（NH₄I）的藻酸盐-聚乙烯醇（PVA）基生物基电解质（BBE）的离子传导性能的影响。