离子液体的选择

离子液体的选择离子液体是在常温下完全以离子形式存在的液体，不易挥发、不易电解，是一种“绿色”电解质溶剂。如果将IPMC材料芯层基膜内易蒸发、易电解的水溶剂置换成离子液体，贝UlPMC材料在空气中的性能将稳定更长的时间。需要注意的是，同时也会牺牲IPMC材料的响应速度和最大响应位移。离子液体种类繁多。我们希望选取出来的离子液体粘度小、离子尺寸小、电导率高，因为这将有助于提高IPMC材料的响应速度和最大响应位移，从而更好地表现出IPMC材料的优秀性能。下面将总结一部分已被用过的离子液体，作为以后选择离子液体类型的重要参考资料。一、直接采用离子液体置换水溶剂1.1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（EMIMBF4）日本龙谷大学的相关研究者HiroshiOkazaki用EMIMBF4进行过实验。他采用化学镀将金沉积到Nafion-117膜上制成IPMC材料，再用EMIMBF4置换水溶剂。样片尺寸为40mmxlmm，实验结果如图1所示。可以明显地看出以下几点：a.水溶剂IPMC材料湿态下响应位移可达8mm，EMIMBF4溶剂IPMC材料响应位移可达2.5mm，前者为后者的320%；b.水溶剂IPMC材料在空气中放置lOmin后，位移可达1mm，与初始湿态下相比已经大大降低，EMIMBF4溶剂IPMC材料仍可达2.5mm，基本不变，证明EMIMBF4溶剂IPMC材料在空气中的性能比水溶剂IPMC材料在空气中的性能更加稳定。

0 2 4 6 0 10 0 1 S 4 5Appliedv^ltagie（V） Appliedvollsge（VJ（a） （b）图1H2O与EMIMBF4对比2.1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐（EMIMSCN）南京航天航空大学的张小青用EMIMSCN进行过实验。他采用化学镀将铂沉积到自制的Nafion膜上制成IPMC材料，再用EMIMSCN置换水溶剂。样片尺寸为20mmx5mmx0.33mm,对样片施加4V直流激励，实验结果如图2所示。可以明显地看出以下几点a.水溶剂IPMC材料位移可达8mm，EMIMSCN溶剂IPMC材料可达3.5mm,前者为后者的228.6%；b.a）.OJ5.O.5幻送.0a）.OJ5.O.5幻送.09764310Ely漆耳图2H2O与EMIMSCN对比3.二（三氟甲基磺酰）1-乙基-3-甲基咪唑4.常龙飞博士论文中明确提及：二、对离子液体进行一定量的掺杂固然离子液体可以大大增加IPMC材料在空气中的性能稳定性和使寿命，但是毕竟是以牺牲响应速度和响应位移为代价的。因此，单独用离子液体作为IPMC材料芯层基体膜的溶剂显得并非是最好的选择。随着研究的深入，相关研究团队对溶剂进行了更加多样的研究。有的通过在离子液体中添加一定量的水来降低其粘度，有的通过掺入Li+增加其电导率，其目的都是为了增大以离子液体为溶剂的IPMC材料的响应速度和响应位移。1.EMITFS爱沙尼亚塔尔图大学的Indrekmust用EMITFS进行过实验。他将Nafion-117膜用盐酸煮沸清洗后，用LiClO4溶液浸泡进行了离子交换。真空下去除溶剂后，又把膜浸入了EMITFS离子液体中，将Li+置换成EMI+。随后用异丙醇作溶剂将碳化钛衍生碳（TiC-CDC）粉末与15wt%Nafion溶液混合（使用超声波探头使混合物均匀化，其质量比为41:59）。通过喷枪将混合液一层一层地喷涂在浸泡过离子液体的Nafion膜的两面上。待膜的两侧形成电极层后，在红外灯下使易挥发溶剂蒸发。最后在70°C的温度环境下使用3.5MPa的压