Alkaline Stability of Benzyl Trimethyl Ammonium Functionalized Polyaromatics: A Computational and Experimental Study

芳烯 芳基 乙醚 高分子化学 亚苯基 傅里叶变换红外光谱 化学 阳离子聚合 有机化学 聚合物 生物化学 量子力学 物理 烷基
作者
Yoong‐Kee Choe,Cy Fujimoto,Kwan‐Soo Lee,Luke T. Dalton,Katherine E. Ayers,Neil J. Henson,Yu Seung Kim
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:26 (19): 5675-5682 被引量:182
标识
DOI:10.1021/cm502422h
摘要

Alkaline stability of benzyl trimethylammonium (BTMA)-functionalized polyaromatic membranes was investigated by computational modeling and experimental methods. The barrier height of hydroxide initiated aryl-ether cleavage in the polymer backbone was computed to be 85.8 kJ/mol, a value lower than the nucleophilic substitution of the α-carbons on the benzylic position of BTMA cationic functional group, computed to be 90.8 kJ/mol. The barrier heights of aryl–aryl cleavage (polymer backbone) are 223.8–246.0 kJ/mol. The computational modeling study suggests that the facile aryl–ether cleavage is not only due to the electron deficiency of the aryl group but also due to the low bond dissociation energy arising from the ether substituent. Ex situ degradation studies using Fourier transform infrared (FTIR) and 1H nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy indicated that 61% of the aryl–ether groups degraded after 2 h of treatment in 0.5 M NaOH at 80 °C. BTMA cationic groups degraded slowly over 48 h under the same conditions. In situ degradation studies validate the calculated results: anion exchange membrane fuel cells and water electrolyzer using poly(arylene ether) membranes exhibit a catastrophic, premature failure during lifetime tests, while no sudden performance loss is observed with an ether-free poly(phenylene) membrane. Despite the gradual performance loss due to the degradation of BTMA cation functional group, the membrane electrode assembly using the poly(phenylene) membrane exhibited a lifetime of >2000 h in the alkaline water electrolyzer mode at 50 °C.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
小蚊子发布了新的文献求助10
刚刚
干亿先发布了新的文献求助10
1秒前
权_888完成签到,获得积分20
1秒前
1秒前
呆桃啵啵完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
Sunshine完成签到,获得积分10
3秒前
英姑应助结实星星采纳,获得10
3秒前
完美世界应助C14H10采纳,获得10
3秒前
晚枫发布了新的文献求助10
3秒前
清脆的白凡完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
liu发布了新的文献求助10
5秒前
chen7777完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
阿紫发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
权_888发布了新的文献求助10
7秒前
小蝴蝶发布了新的文献求助10
9秒前
wanci应助dududu采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
PEKOEA发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
活雷锋应助小枣采纳,获得10
12秒前
乐观大叔完成签到,获得积分10
12秒前
orixero应助小七采纳,获得10
12秒前
Niwa576完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
聪明大门发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
123完成签到 ,获得积分20
14秒前
LiM发布了新的文献求助10
14秒前
nobody发布了新的文献求助10
14秒前
坨儿捏得绑紧完成签到,获得积分10
14秒前
科研通AI6.2应助小蚊子采纳,获得10
14秒前
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Neuroscience of Language 400
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7675361
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9241602
关于积分的说明 19912582
捐赠科研通 7245233
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3286129
关于科研通互助平台的介绍 2444182
邀请新用户注册赠送积分活动 2288657