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    重庆时时彩v2.3.0版本: 丙烯酸/醇胺多羟基离子液体凝胶电解质的制备方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN200910193678.5

    申请日:

    2009.11.05

    公开号:

    CN101719425A

    公开日:

    2010.06.02

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01G 9/20申请日:20091105|||公开
    IPC分类号: H01G9/20; H01G9/022; H01G9/00; H01M14/00; H01L51/48 主分类号: H01G9/20
    申请人: 华侨大学
    发明人: 吴季怀; 兰章; 林建明; 黄妙良
    地址: 362000 福建省泉州市丰泽区城东华侨大学
    优先权:
    专利代理机构: 泉州市文华专利代理有限公司 35205 代理人: 戴中生
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200910193678.5

    授权公告号:

    101719425B||||||

    法律状态公告日:

    2011.12.14|||2010.11.10|||2010.06.02

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种丙烯酸/醇胺多羟基离子液体凝胶电解质的制备方法,步骤为:先将丙烯酸与含有不同羟基的醇胺分别减压蒸馏,除去杂质;再将原料按丙烯酸/醇胺摩尔比1/1在10倍丙烯酸体积量的水溶液中混合,室温下搅拌24h后减压蒸馏除去水及未反应的丙烯酸/醇胺,形成粘度为5-20PaS呈凝胶状的离子液体;最后,将适量的碱金属碘盐以及碘溶解于乙醇中并加入到所制备的离子液体中,室温下搅拌混合均匀,然后置于60℃真空烘箱中直至除尽乙醇。该凝胶电解质具有较高导电性、高稳定性、长使用寿命,解决了液体电解质易泄漏挥发而造成短寿命的问题。本发明产品也可广泛应用于超级电容器、固态二次电池、电致发光、电致变色和传感器等领域。

    权利要求书

    1: 丙烯酸/醇胺多羟基离子液体凝胶电解质的制备方法,其特征在于步骤如下: 第一步,丙烯酸/醇胺的纯化:将丙烯酸与含有不同羟基的醇胺分别进行减压蒸馏,除去杂质,或采用高纯度的丙烯酸和醇胺试剂; 第二步,离子液体凝胶基体的制备:经第一步处理过的原料按丙烯酸/醇胺摩尔比1/1在10倍丙烯酸体积量的水溶液中混合,室温下搅拌24h,之后减压蒸馏除去水及未反应的丙烯酸/醇胺,形成粘度为5-20PaS的凝胶状离子液体; 第三步,碱金属碘盐的掺杂:将0.5-3摩尔碱金属碘盐以及0.05-0.3摩尔碘溶解于乙醇中并加入到第二步所制备的离子液体中,室温下搅拌混合均匀,然后置于60℃真空烘箱中直至除尽乙醇组分。
    2: 如权利要求1所述的丙烯酸/醇胺离子液体凝胶电解质的制备方法,其特征在于:所述的醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。
    3: 如权利要求1所述的丙烯酸/醇胺离子液体凝胶电解质的制备方法,其特征在于:所述的碱金属碘盐为LiI、NaI或KI。

    说明书


    丙烯酸/醇胺多羟基离子液体凝胶电解质的制备方法

        【技术领域】

        本发明涉及化学太阳能池新材料领域,尤其是涉及丙烯酸/醇胺多羟基离子液体凝胶电解质的制备方法。

        背景技术

        染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池是九十代开发出的一种新型化学太阳能电池,具有低的成本、简便的制备工艺以及好的环境相容性等性能,因此具有很好的应用前景,将来有望成为硅基太阳能电池的有力竞争者。但是,通常染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池大都采用的是液体电解质。在实际使用过程中由于密封工艺复杂,液体电解质容易在电池内部泄漏。另外,高温下溶剂易挥发,可能与敏化染料作用而导致染料降解。因而会造成染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池寿命较短的问题。此外,液体电解质的使用也会使电池的导电性和稳定性受到很大影响。因此,使用非液体电解质是染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池走向实用化的关键技术。一种有效的方法就是采用离子液体基凝胶电解质替代液态电解质,离子液体基凝胶电解质既有与液体电解质低粘度、高离子扩散的特点,又因不会挥发而能提高染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的长期稳定性。

        有鉴于此,本工艺方法在经过一系列的研究和试验的基础上,开发出丙烯酸/醇胺多羟基离子液体凝胶电解质制备方法,本案由此产生。

        【发明内容】

        本发明的目的在于提供一种具有良好性能的丙烯酸/醇胺多羟基离子液体凝胶电解质的制备方法,该电解质可以取代染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的液体电解质,以实现既具有液体电解质低粘度、高离子扩散的特点,又因不会挥发而能提高染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的长期稳定性的效果,从而为染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的实用化奠定良好的基础。

        为了实现上述目的,本发明按照下述技术方案实现:

        第一步,丙烯酸/醇胺的纯化:将丙烯酸与含有不同羟基的醇胺(如一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺等)分别进行减压蒸馏,除去杂质,或采用高纯度的丙烯酸和醇胺试剂;

        第二步,离子液体凝胶基体的制备:经第一步处理过的原料按丙烯酸/醇胺摩尔比1/1在10倍丙烯酸体积量的水溶液中混合,室温下搅拌24h,之后减压蒸馏除去水及未反应的丙烯酸/醇胺,形成粘度为5-20PaS的凝胶状离子液体;

        第三步,碱金属碘盐的掺杂:将0.5-3摩尔碱金属碘盐以及0.05-0.3摩尔碘溶解于乙醇中并加入到第二步所制备的离子液体中,室温下搅拌混合均匀,然后置于60℃真空烘箱中直至除尽乙醇组分。

        上述方案的第二步中,采用丙烯酸为阴离子源,和含有不同羟基数的醇胺(如一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺等)为阳离子源,通过酸碱中和反应制备高粘度多羟基离子液体并直接用于制备凝胶电解质。丙烯酸是有机强酸,醇胺是一类有机强碱,两者可发生中和反应形成稳定的离子液体。由于羟基的存在,离子液体具有较高的粘度,形成的离子液体凝胶在碱金属碘盐掺杂下会获得很高的电导率。

        在第三步中,采用丙烯酸-醇胺高粘度离子液体为支持介质,加入适量的碱金属碘盐离子载体(如LiI、NaI、KI等),无需添加胶凝剂即可形成离子导电性凝胶电解质。碱金属碘盐的加入使离子液体凝胶离子载体浓度增大,电导率升高。继续添加碘可引入氧化还原电对。

        该凝胶电解质的室温电导率为3~8mS/cm,光电转换效率介于5-8%且效率不随使用时间衰减。具有与液接染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池中的液体电解质相当的电导率,应用于染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池后能获得与用液体电解质组装的太阳能电池相当的性能。

        采用本方法制备的丙烯酸/醇胺离子液体凝胶电解质具有较高的导电性,高的稳定性,长的使用寿命,在应用到染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池后,解决了使用液体电解质时由于液体电解质易泄漏挥发而造成短的寿命。使这一新型的化学太阳能电池实用化成为可能。此外,本发明产品也可广泛应用于超级电容器、固态二次电池、电致发光、电致变色和传感器等领域。

        【具体实施方式】

        实施例1:

        第一,丙烯酸/醇胺的纯化:将市售分析纯度的丙烯酸与一乙醇胺分别进行减压蒸馏,除去杂质或购买高纯度试剂。

        第二,按丙烯酸/一乙醇胺1摩尔/1摩尔用量在720ml水溶液中混合,室温下搅拌24h,之后减压蒸馏除去水及未反应的丙烯酸/一乙醇胺,形成粘度为7.8PaS的凝胶状离子液体,相转变温度为53℃。

        第三,碱金属碘盐地掺杂:将2.5摩尔KI以及0.25摩尔I2溶解于乙醇中并加入到第二步所制备的离子液体中,室温下搅拌混合均匀,后置于60℃真空烘箱中直至除尽乙醇组分形成离子液体凝胶电解质,室温电导率为6.7mS/cm,用于染料敏化太阳电池中可获得6.6%的光电转换效率。

        实施例2:

        丙烯酸/二乙醇胺组分离子液体的制备方法与实施例1中相同,所形成的凝胶状离子液体黏度分别为10.2PaS,相转变温度为61℃,添加2.5摩尔KI以及0.25摩尔I2后形成的离子液体凝胶电解质室温电导率可以达到6.1mS/cm,用于染料敏化太阳电池中可获得5.8%的光电转换效率。

        实施例3:

        丙烯酸/三乙醇胺组分离子液体的制备方法与实施例1中相同,所形成的凝胶状离子液体黏度分别为11.7PaS,相转变温度72℃,添加2.5摩尔KI以及0.25摩尔I2后形成的离子液体凝胶电解质室温电导率可以达到5.3mS/cm,用于染料敏化太阳电池中可获得4.7%的光电转换效率。

        因此,通过控制制备过程中所使用醇胺羟基数及分子结构,可获得一系列具有不同粘度(5-20PaS)和相转变温度(50-100℃)的离子液体凝胶电解质。

        通过上述方法,可获得具有与液体电解质相当的导电性能的,并具有较高的稳定性和较长的使用寿命的离子液体凝胶电解质。除了应用在太阳能电池上,该丙烯酸/醇胺碘盐高粘度离子液体凝胶电解质在超级电容器、固态二次电池、电致发光、电致变色和传感器等领域具有十分广泛的应用前景。

        以上仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明的?;し段У南薅?,凡依本案的设计思路所做的等同变化,均落入本案的?;し段?。

    关 键 词:
    丙烯酸 醇胺多 羟基 离子 液体 凝胶 电解质 制备 方法
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