Otrzymywanie i zastosowanie funkcjonalizowanych napełniaczy hybrydowych SiO2/F-SF POSS w żelowych elektrolitach polimerowych

K. Szwarc-Rzepka; M. Walkowiak; M. Osińska-Broniarz; M. Dutkiewicz; H. Maciejewski; T. Jesionowski

Data publikacji : 2013-10-30

Tom 58 Nr 10 (2013)

Otrzymywanie i zastosowanie funkcjonalizowanych napełniaczy hybrydowych SiO2/F-SF POSS w żelowych elektrolitach polimerowych

K. Szwarc-Rzepka M. Walkowiak M. Osińska-Broniarz M. Dutkiewicz H. Maciejewski T. Jesionowski

Abstrakt

Metodą odparowania rozpuszczalnika wytwarzano układy hybrydowe SiO2/POSS. Do modyfikacji powierzchni krzemionki uwodnionej lub otrzymanej techniką emulsyjną zastosowano oktakis(dimetylosiloksy-1,1',2,2',3,3',4,4'-oktafluoropentyloksypropylo) oktasilseskwioksan (F-SF POSS). Efektywność modyfikacji napełniaczy potwierdzano przy użyciu spektroskopii w podczerwieni (FT-IR) oraz jądrowego rezonansu magnetycznego (29Si oraz 13C CP MAS NMR). Określano parametry struktury porowatej wytworzonych napełniaczy hybrydowych, takie jak: powierzchnia właściwa BET, średnica oraz objętość porów. Układy hybrydowe poddano ponadto analizie dyspersyjnej (metodą nieinwazyjnego wstecznego rozproszenia światła — NIBS) oraz morfologicznej (za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej TEM). Otrzymane modyfikowane napełniacze zastosowano jako dodatek do żelowych elektrolitów polimerowych. Elektrolity żelowe uzyskano na drodze aktywacji suchych membran kompozytowych w ciekłym roztworze soli litu. Badania elektrochemiczne obejmowały pomiary przewodnictwa właściwego techniką spektroskopii impedancyjnej w szerokim zakresie temperatury oraz wyznaczenie okien potencjałowych techniką liniowej woltametrii cyklicznej. Dodatek kompozytów POSS wpływa korzystnie na transport kationów litu, zwiększając przewodnictwo żeli na bazie PVdF/HFP w temperaturze pokojowej o ponad jeden rząd wielkości. Obserwowany wzrost przewodnictwa jest słabo skorelowany z ich zdolnością do absorpcji fazy ciekłej. Stabilność anodowa żeli rośnie nieznacznie w wyniku dodania napełniaczy POSS do membran PVdF/HFP. Badane napełniacze wykazują obiecujące właściwości w kontekście przyszłych prac badawczo-rozwojowych nad nowatorskimi elektrolitami stałymi do akumulatorów litowych o zwiększonym poziomie bezpieczeństwa.

Słowa kluczowe

wielościenne oligomeryczne silseskwioksany (POSS) ; SiO2 ; żelowe elektrolity polimerowe polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) ; SiO2 ; gel polymer electrolytestion

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Szwarc-Rzepka, K., Walkowiak, M., Osińska-Broniarz, M., Dutkiewicz, M., Maciejewski, H., & Jesionowski, T. (2013). Otrzymywanie i zastosowanie funkcjonalizowanych napełniaczy hybrydowych SiO2/F-SF POSS w żelowych elektrolitach polimerowych. Polimery, 58(10), 748-758. Pobrano z http://ichp.vot.pl/index.php/p/article/view/782

Bibliografia

Croce F., Persi L., Scrosati B., Serraiono-Fiory F., Plichta E., Hendrikson M. A.: Electrochim. Acta 2001, 46, 2457.

[2] Kumar B.: J. Power Sources 2004, 135, 215.

[3] Zhou J., Fedkiw P. S.: Solid State Ionics 2004, 166, 275.

[4] Stephan A. M., Nahm K. S.: Polymer 2006, 47, 5952.

[5] Song J. Y.,Wang Y. Y.,Wan C. C.: J. Power Sources 1999, 77, 183.

[6] Stephan A. M.: Eur. Polym. J. 2006, 42, 21.

[7] Qianqian Ou Q., Zhou L., Zhao S., Geng H., Hao J., Xu Y., Chen H., Chen X.: Chem. Eng. J. 2012, 180, 121.

[8] Zhou J., Fedkiw P. S.: Solid State Ionics 2004, 166, 275.

[9] Shi Q., Yu M., Zhou X., Yan Y., Wan C.: J. Power Sources 2002, 103, 286.

[10] Capiglia C., Saito Y., Kataoka H., Kodama T., Quartarone E., Mustarelli P.: Solid State Ionics 2000, 131, 291.

[11] Caillon-Caravanier M., Claude-Montigny B., Lemordant D., Bosser G.: J. Power Sources 2002, 107, 125.

[12] Thostenson E. T., Li Ch., Chou T.W.: Compos. Sci. Technol. 2007, 65, 491.

[13] Świderski F., Robak-Waszkiewicz B.: Bromatol. Chem. Toksykol. 2008, 3, 202.

[14] Goffin A.-L., Duquesne E., Moins S., Alexandre M., Dubois Ph.: Eur. Polym. J. 2007, 43, 4103.

[15] Iyer S., Abu-Ali A., Detwiler A., Sehiraldi A.: ACS Symposium Series, Cleveland 2007, 964, 313. [16] Lickiss P. D., Rataboul F.: Adv. Organom. Chem. 2008, 57, 1.

[17] Tai Q., Yuen R. K. K., Song L., Hu Y.: Chem. Eng. J. 2012, 183, 542.

[18] Westcott S., Oldenburg S., Lee T. R., Halas N. J.: Langmuir 1998, 14, 5396.

[19] Maciejewski H., Dutkiewicz M., Byczyñski £., Marciniec B.: Polimery 2012, 57, 7.

[20] Xu H., Kuo S.-W., Lee J.-S., Chang F.-C.: Macromolecules 2002, 35, 8788.

[21] Xu H., Yang B.,Wang J., Guang S., Li C.: Macromolecules 2005, 38, 10 455.

[22] Lee A., Lichtenhan J. D.: Macromolecules 1998, 31, 4970.

[23] Fina A., Tabuani D., Peijs T., Camino G.: Polymer 2009, 50, 218.

[24] Li G. Z., Cho H., Wang L., Toghiani H., Pittman Jr. Ch. U.: J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2005, 43, 355.

[25] Mammeri F., Bonhomme Ch., Ribot F., Babonneau F., Diré S.: Chem. Mater. 2009, 21, 4163.

[26] Sarantopoulou E., Kollia Z., Cefalas A. C., Siokou A. E., Argitis P., Bellas V.: J. Appl. Phys. 2009, 105, 114.

[27] Xu H., Kuo S.-W., Lee J.-S., Chang F.-Ch.: Macromolecules 2002, 35, 8788.

[28] Fong H., Dickens S. H., Flaim G. M.: Dent. Mater. 2005, 21, 520.

[29] Wheeler P. A., Fu B. X., Lichtenhan J. D.,Weitao J., Mathias L. J.: J. Appl. Polym. Sci. 2006, 102, 2856.

[30] Jankiewicz B. J., Choma J., Jamioła D., Jaroniec M.: Wiad. Chem. 2010, 64, 917.

[31] Jesionowski T., Żurawska J., Krysztafkiewicz A.: J. Mater. Sci. 2002, 34, 1621.

[32] Downs T. R., Palmer D. C.: Am. Mineral. 1994, 79, 9.

[33] Bergna E. H., Roberts O.W.: „Colloidal silica: Fundamentals and Applications”, CRC Press Taylor and Francis Group, United States 2006.

[34] Iler R. K.: „The chemistry of silica”, Wiley & Sons, New York 1979.

[35] Georgakilas V., Bourlinos A. B., Zboril R., Trapalis C.: Chem. Mater. 2008, 20, 2884.

[36] Oldenburg S. J., Averitt R. D., Westcott S. L., Halas N. J.: Chem. Phys. Lett. 1998, 288, 243.

[37] Wallace W. E., Guttman C. M., Antonucci J. M.: Polymer 2000, 41, 2219.

[38] Jesionowski T., Krysztafkiewicz A., Pokora M., Waszak D., Tylus W.: Appl. Surf. Sci. 2003, 205, 212.

[39] Zurawska J., Krysztafkiewicz A., Jesionowski T.: Surf. Interface Anal. 2003, 35, 914.

[40] Jesionowski T., Ciesielczyk F., Krysztafkiewicz A.: Mater. Chem. Phys. 2010, 119, 65.

[41] Jesionowski T.: J. Mater. Process. Technol. 2008, 203, 121.

[42] VanderGheynst J., Dooley T., Guo H.-Y., Scher H., Cheng Y.-S.: Proc. Biochem. 2010, 45, 1.

[43] Morel B., Autissier L., Autissier D., Lemordant D., Yrieix B., Quenard D.: Powder Technol. 2009, 190, 225.

[44] Bogdan A., Kulmala M., Gorbunov B., Kruppa A.: J. Colloid Interface Sci. 1996, 177, 79.

[45] Stöber W., Fink A., Bohn E.: J. Colloid Interface. Sci. 1968, 26, 62.

[46] Green D. L., Lin J. S., Lam Y.-F., Hu M. Z.-C., Schaefer DaleW., Harris M. T.: J. Colloid Interface Sci. 2003, 266, 346.

[47] Nakahara Y., Takeuchi T., Yokoyama S., Kimura K.: Surf. Interface Anal. 2011, 43, 809.

[48] Dutkiewicz M., Maciejewski H., Marciniec B., Karasiewicz J.: Organometallics 2011, 30, 2149.

[49] Jesionowski T.: Mater. Chem. Phys. 2009, 113, 839.

[50] Szwarc--Rzepka K., Marciniec B., Jesionowski B.: Adsorption 2013, 19, 483.

[51] Tarascon J.-M., Gozdz A. S., Schmutz C., Shokoohi F., Warren P. C.: Solid State Ionics 1996, 86—88, 49.

[52] Szwarc-Rzepka K., Ciesielczyk F., Zawisza M., Kaczmarek M., Dutkiewicz M., Marciniec B., Maciejewski H., Jesionowski T.: Physicochem. Probl. Miner. Process. 2012, 48, 619.

Google Scholar

Wskaźniki altmetryczne

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 79

PDF Downloads : 106

K. Szwarc-Rzepka polimery@ichp.pl

Afiliacja
Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, pl. M. Skłodowskiej-Curie 2, 60-965 Poznań

M. Walkowiak

Afiliacja
Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw, ul. Forteczna 12, 61-362 Poznań

M. Osińska-Broniarz

Afiliacja
Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw, ul. Forteczna 12, 61-362 Poznań

M. Dutkiewicz

Afiliacja
Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Chemii, Zakład Chemii Metaloorganicznej, ul. Grunwaldzka 6, 60-780 Poznań

H. Maciejewski

Afiliacja
Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Chemii, Zakład Chemii Metaloorganicznej, ul. Grunwaldzka 6, 60-780 Poznań

T. Jesionowski

Afiliacja
Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, pl. M. Skłodowskiej-Curie 2, 60-965 Poznań