4第电活性高分子材料

高分子材料的电催化性能研究及其应用
一、引言
高分子材料具有轻量化、成本低、可塑性好等优势，因此在各个领域
具有重要的应用潜力。

近年来，随着可再生能源的发展和对环境友好材料
的需求增加，高分子材料的电催化性能研究逐渐受到关注。

电催化反应是
指在外加电势的作用下，通过催化剂在电极表面发生的化学反应。

高分子
材料作为一种新型的催化剂，具有较高的可调性和自由度，因此被广泛应
用于能源转化、电致化学合成等方面。

二、高分子材料的电催化性能研究
1.高分子材料的合成
2.高分子材料的催化机理研究
高分子材料的催化机理研究是电催化性能研究的关键。

通过理论模拟、表面分析等手段，可以揭示高分子材料在电催化反应中的原子级活性位点、电子传递路径等信息。

这对于提高高分子材料的催化效率和稳定性具有重
要意义。

三、高分子材料的电催化应用
1.高分子材料在能源转化方面的应用
2.高分子材料在电致化学合成方面的应用
3.高分子材料在环境保护方面的应用
四、结论。

1功能高分子材料的特点：?①产量小，产值高，制造工艺复杂?②有与常规聚合物明显不同的物理化学性能，并具有某些特殊功能?③既可以单独使用，也可与其它材料复合制成构建，实现结构/功能一体化?一次功能：向材料输入的信息能量与从材料输出的信息能量属于同一种形式，即材料仅起能量和信息传递作用时，称这种功能为一次功能?二次功能：材料输入和输出的能量具有不同形式，材料其能量转化作用，这种功能称二次功能2功能材料的分类：①按功能分类：物理功能高分子，化学功能高分子，生物功能和医用高分子，其它功能高分子?②按性质和功能分类：反应型高分子材料，光敏型高分子材料，电活性高分子材料，膜型高分子材料，吸附性高分子材料，高性能工程材料，医用高分子材料，其他功能高分子材料?3制备：化学法：?①功能型小分子高分子化②已有通用高分子材料功能化?????????物理法：①聚合物包埋法?②已有通用高分子材料的功能化的物理方法：小分子高分子共混等??③功能高分子在读功能化的物理方法?表征途径：红外，X射线衍射，透射电镜，扫描电镜第二章1离子交换树脂功能：离子交换功能，催化功能，吸附功能，脱水功能，脱色功能应用：水处理，环境保护，海洋资源利用，冶金工业，原子能工业，食品工业，化学合成2絮凝剂特点：用量少，ph适用范围广，受盐类及环境影响较小，污泥量少，处理高效，应用广，天然絮凝剂基本元素，易老化降解，不造成二次污染作用原理：①带电絮凝剂可与带反电荷的微粒使电荷中和，降低双电层厚度使碰撞增加②一个分散微粒可以同时吸附两个以上的高分子链，在高分子链间起吸附架桥作用，由高分子链包覆使微粒变大，加速沉降③一个高分子链也可同时吸附两个以上微粒，高分子乐意在多出与微粒结合一同下降影响因素：①分子链结构的影响②悬浮体系的性质：固体微粒种类、粒径、电量、含量，介质ph值，温度③使用方法影响3高吸水性树脂吸水机理：因为其具有天然或合成的高分子电解质三维交联结构，首先由于树脂中亲水基团与水形成氢键，产生相互作用，水进入树脂而使其溶胀，但交联构成的三维结构又阻止树脂的溶解，此后，吸水后高分子中电解质形成离子相互排斥而导致分子扩展，同时产生的由外向内的浓度差又使得更多的水进入树脂，是树脂的三维结构扩展，但是交联结构又阻止其扩展继续，最后扩展和阻止扩展力达到平衡，水不再进入树脂内，热吸附的水也被保持在书之内构成了含有大量水的凝胶状物质。

功能高分子材料的特点：具有一定的力学性能，还具有某些特定功能的高分子材料。

材料的一次功能：当向材料输入的能量和信息与从材料输出的能量和信息属于同一形式时，即材料仅起能量和信息传递作用时，材料的这种功能成为一次功能。

材料的二次功能：当向材料输入和输出的能量不同形式时，材料起能量转换作用，这种功能称为二次功能。

有人把只具有二次功能的材料称为功能材料。

功能高分子材料按功能性的分类：磁，热，声，机械，生物，化学，光，电功能高分子材料和功能高分子的区别：功能高分子包括功能高分子材料。

官能团和功能高分子材料功能性的关系：1.官能团的性质对高分子的功能起主要作用。

2.聚合物与官能团协同作用。

3.聚合物骨架起作用。

4.官能团起辅助作用。

功能高分子材料的制备：1.通过高分子或小分子的化学反应。

2.通过特殊加工。

3.通过普通聚合物与功能材料复合。

吸附树脂：是一类多孔性的，适度交联的高分子聚合物。

吸附树脂的成孔：1。

惰性溶剂制孔。

2.线性高分子制孔。

3.后交联成孔。

吸附选择性：1.水溶性不大的有机化合物容易被吸附，且在水中的溶解性越差越容易被吸附。

2.吸附树脂难于吸附溶于有机溶剂中的有机物。

3.当化合物的极性基团增加时，树脂对其吸附能力也随之增加，如果树脂和化合物之间能发生氢键作用，吸附作用也将加强。

4.在同一树脂中，树脂对体积较大的化合物的吸附作用较强。

最早的离子交换功能树脂：甲醛与苯酚和甲醛与芳香胺的缩聚产物。

树脂的物理结构分类：凝胶型，大孔型和载体型离子交换树脂。

交联聚苯乙烯球粒的制备：制备交联聚苯乙烯球粒所用的单体为苯乙烯和二乙烯苯，在热引发剂的作用下将他们在水箱中进行悬浮聚合，得到珠状苯乙烯-二乙烯苯共聚物。

树脂的外形为球形的颗粒，颗粒的大小将会影响到它的使用性能。

因此树脂颗粒的直径是其重要的性能指标。

均一系数：表示粒径均一程度的参数，其数值越小，表示颗粒大小越均匀。

树脂的含水量：水的存在一方面是树脂的离子化集团和要交换的化合物分子离子化，以便进行交换;另一方面是树脂溶胀，产生内部的凝胶孔，以利于离子能以适当的速度在其中扩散。

功能高分子—上篇—李晓东篇第一章功能高分子材料总论I 功能高分子材料概述★什么是功能高分子材料？高分子主链上或支链上加上一种或几种具有某些特殊性质的基团，使它能在光、电、磁、阻燃和耐高温等性能方面有特殊的性质，对物质的能量和信息具有传输、转化或贮存的作用。

★功能高分子材料如何分类？①按照性质和功能分为：反应型高分子、光敏高分子、电活性高分子、膜型高分子功能、吸附性高分子、高性能工程材料、高分子智能材料；②按照用途分为：医用高分子、分离用高分子、高分子化学反应试剂、高分子染料。

II功能高分子材料的结构与性能的关系★功能高分子的结构层次如何划分？元素组成、官能团结构、链段结构、微观构象结构、超分子结构和聚集态、宏观结构。

（由微观到宏观）★功能高分子材料的构效关系指什么？结构的变化产生性能变化之间的关系★官能团的性质与聚合物功能之间有什么关系？I.功能高分子的性质主要取决于所含的官能团；II.功能高分子的性质取决于聚合物骨架与官能团的协同作用；III.官能团与聚合物不可区分；IV.官能团在功能高分子中起辅助作用。

（骨架作用越来越大）★聚合物骨架有何作用？I.溶解度下降效应；II.机械支撑作用；III.模板效应；IV.稳定作用；V.其他作用。

★简述聚合物骨架的种类和形态。

主要有线性聚合物、分支聚合物、交联聚合物：I.以聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯醚等为代表的饱和碳链型聚合物；II.以聚酯、聚酰胺骨架为代表的聚合物；III.以多糖和肽链为代表的大分子；IV.以聚吡咯、聚乙炔、聚苯等为主链带有线性共轭结构的聚合物；V.以聚芳香内酰胺为主链的梯形聚合物。

★简述高分子材料与功能相关的性质。

①聚合物的溶胀和溶解性质(溶剂分为两性溶剂、溶胀剂和非溶剂。

其交联度和溶胀度成反比主要是因为交联度越大，网隙率越小，溶剂越难渗入)②聚合物的多孔性；③聚合物的渗透性；④功能高分子的稳定性（机械稳定性和化学稳定性）。

III功能高分子材料的制备策略★简述功能高分子材料的制备的常用方法。

高分子材料的发展前沿综述近年世界高分子科学在诸多领域取得重要进展,主要是控制聚合、超分子聚合物、聚合物纳米微结构、高通量筛选高分子合成技术、超支化高分子、光电活性高分子等方面。

1 高分子合成化学高分子合成化学研究从单体合成开始，研究高分子合成化学中最基本问题,探索新的催化剂体系、精确控制聚合方法、反应机理以及反应历程对产物聚集态的影响规律等，高分子合成化学基础研究具有双重作用，一是运用已有合成方法研究聚合物结构调控；二是设计新的合成方法，获得新颖聚合物。

20世纪90年代以来在高分子合成化学领域中，前沿领域是可控聚合反应,包括立构控制，相对分子质量分布控制，构筑控制、序列分布控制等。

其中，活性自由基聚合和迭代合成化学研究最为活跃。

活性自由基聚合取得了许多重要的成果，但还存在一些问题。

活性自由基的发展前景，特别是工业应用前景以及未来研究工作趋势是令人关心的问题。

对于活性自由基聚合反应机理的深入研究、在较低的温度下能快速进行聚合的研究是目前受到关注的研究方向。

迭代合成化学是唯一可用来制备多肽、核酸、聚多糖等生物高分子和具有精确序列、单分散非生物活性高分子齐聚物的方法。

树枝状超支化高分子的合成就是此合成策略的成功应用例证之一,是过去10年高分子合成中最具影响力的发展方向。

树枝状超支化聚合物由于其独特球形分子形状,分子尺寸,支化图形和表面功能性赋予它不同于线型聚合物的化学和物理性质。

高分子合成化学发展需注意以下几点：(1)与无机化学、配位化学、有机化学等的融合与渗透，吸取这些学科领域的研究成果开发新的引发/催化体系，这是合成化学的核心，是高分子合成化学与聚合方法原始创新发展的关键。

对于传统的工业化单体，需要利用新型引发/催化体系和相应聚合方法，研究开发合成新的微观结构的聚合物新材料。

(2)与有机合成化学和高分子化学紧密结合，将有机合成化学的先进技术“嫁接”到高分子合成化学中，研发高分子合成的新方法，实现高分子合成的可设计化、定向化和控制化，这里包括通过非共价键的分子间作用力结合来“合成”超分子体系。

高分子材料电池
高分子材料在电池领域中有着重要的应用，特别是在锂离子电池和其他类型的可充电电池中。

这些材料能够影响电池的性能、寿命和安全性。

以下是一些高分子材料在电池中的常见应用：
1.聚合物电解质：传统的锂离子电池中使用的液态电解质通常基于有机溶剂，但近年来，为了提高电池的安全性和稳定性，研究人员开始探索固态聚合物电解质。

这些高分子材料可以代替液态电解质，降低了电池的燃烧风险，并提高了在高温下的稳定性。

2.导电聚合物：有些高分子材料具有良好的导电性能，因此被用作电池的电极材料。

例如，聚咔唑（polyacetylene）和聚苯胺（polyaniline）等导电聚合物可以作为锂离子电池的电极材料，提供更高的能量密度和充放电速率。

3.高分子包覆材料：高分子材料可以用作电池中活性材料的包覆层，以增强其稳定性和循环寿命。

例如，聚合物包覆的正极或负极材料能够减少材料与电解质的直接接触，减缓电极材料的损耗，提高电池的循环寿命。

4.凝胶聚合物电解质：一些研究正在探索将高分子凝胶作为电解质的一部分。

这种凝胶聚合物电解质可以提供更高的离子传导性和稳定性，同时改善电池的安全性和循环寿命。

5.高分子纳米复合材料：制备高分子与纳米材料（例如纳米颗粒或纳米片段）的复合材料，能够改善电池的性能。

这种结合可以提高电池的导电性、机械强度和化学稳定性，从而增强电池的性能。

一绪论1 功能高分子的基本概念（1）功能高分子：在天然或合成高分子的主链或支链上引入某种功能的官能团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。

（2）功能高分子材料学：以功能高分子材料为研究对象，探讨其结构组成、制备方法、功能特性的科学。

研究功能高分子材料的功能基团、分子组成和材料结构与性能之间的联系（3）高分子的发展方向：通用高分子的高性能化和高分子的多功能化2功能高分子的分类按其性质、功能或实际用途反应性高分子材料；光敏型高分子；电性能高分子材料；高分子分离材料；高分子吸附材料；高分子智能材料；医药用高分子材料；高性能工程材料。

二化学功能高分子材料1 高分子试剂和固相合成（1）高分子试剂①高分子试剂研究的主要内容：通过功能基化的方法把有机合成反应中的试剂、反应底物键合到聚合物上，然后用这种聚合物承载的试剂或反应底物进行合成反应。

②高分子试剂制备方法：通过小分子化学试剂的功能化方法制备，经过高分子化的化学反应试剂，保持原有试剂性能外，还具有一些其他功能。

③与相应小分子试剂相比，高分子试剂的特点：易于分离回收，操作过程简便；稳定性和安全性好，毒臭燃爆性降低；可利用高分子效应，提高反应选择性；可利用高分子效应，控制反应微环境；由于骨架的空阻，反应活性往往降低；由于制备复杂，试剂成本往往增加；耐热性差，不利于高温反应。

④主要包括：氧化-还原树脂；高分子氧化剂；高分子还原剂；高分子传递性试剂；其它：高分子缩合剂、高分子农药/药物等。

(2)高分子载体上的固相合成概念：高分子载体上的固相合成：采用不溶于反应体系的低交联度高分子材料作为载体，将反应试剂通过与高分子上活性基的反应固定于其上。

反应过程中中间产物始终与载体相连，从而使有机合成在固相上进行。

反应完成后再将产物从载体上脱下。

特点：分离纯化步骤简化；反应总产率高；合成方法可程序化、自动化进行；可进行分子设计，合成有特定序列的高分子。