1、離子交換膜作為一種對離子具有選擇性通過的高分子材料，由于在制備和應用過程中具有環(huán)保無污染、高效節(jié)能、易形成模塊等優(yōu)點，近年來受到了許多的關注。在過去數十年間，離子交換膜技術已經被廣泛的應用于電滲析、擴散滲析、氯堿工業(yè)以及燃料電池等領域。但是由于離子交換膜存在價格昂貴、耐受性差，膜污染嚴重等問題，使得它的發(fā)展大大受限。因此，開發(fā)出化學穩(wěn)定性好，價格低廉，溶脹度低并且具有高的離子交換容量的膜對陽離子交換膜的商業(yè)化進展以及應用具有重要的意義。

2、同陰離子交換膜相比，陽離子交換膜受到了更多的關注。因為陽離子交換膜不管在膜分離過程和能量轉換過程中都表現出非常明顯的優(yōu)勢，具有不可替代的地位。目前，應用最廣泛的陽離子交換膜是杜邦公司生產的全氟磺酸膜(Nation(@))，但是價格昂貴、燃料透過率高、抗氧化性能差等缺點又限制了Nation(@)膜的應用與發(fā)展。因此，本文旨在合成綜合性能優(yōu)異的陽離子交換膜以替代全氟磺酸膜并將之應用在兩種綠色環(huán)保的離子交換膜過程:擴散滲析和質子交換膜燃料電池

3、。
　　本研究主要內容包括：⑴多功能基團雜化陽離子交換膜用于擴散滲析:首先，用磺化聚苯醚(SPPO)溶液作為阻礙凝膠的稀釋劑合成了SPPO和多硅共聚物poly(AA-co-γ-MPS)的均一混合物。再將這種共混物同PVA進行溶膠-凝膠反應，生成一些列含磺酸基、羧基和羥基的陽離子交換膜，并將這種膜用于擴散滲析堿回收。強酸性的磺酸基有利于鈉離子的傳導，而羧基和PVA上面的羥基可以提高膜的親水性，同時可以和水在膜表面形成氫鍵網絡，加快O

4、H-的傳導。多功能基團雜化陽離子交換膜對氫氧化鈉的滲析系數在0.0075到0.032 m/h，要高于許多許多商業(yè)膜。此外，多硅聚合物的加入也增加了膜的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。⑵側鏈磺酸型聚苯并咪唑膜用于質子交換膜燃料電池:在伊頓試劑的催化下，利用一鍋煮的方法合成了一些列側鏈含有磺酸基團，主鏈含有聚苯并咪唑基團的陽離子交換膜。通過改變磺酸單體和四胺單體的投料比，可以方便的控制膜的磺化度。這種側鏈磺酸型聚苯并咪唑膜具有很好的力學性能和熱穩(wěn)定性

5、。其中，SPEKEBI-4的質子電導率可以在室溫下達到136 mS cm-1，大大的高于Nation(@)115膜的質子電導率。由于主鏈的苯并咪唑單元可以同側鏈的磺酸基團形成酸堿對，該陽離子交換膜的甲醇滲透率也相對較低。此外，該膜的單池性能也要優(yōu)于Nation膜，最高電流密度能在室溫下達到39.3 mW cm-2，說明這種膜能夠被潛在的應用于聚合物電解質膜燃料電池中。⑶硅烷交聯型陽離子交換膜的設計與制備:在高磺化度的SPEKEBI膜中引