Effect of Nanoscale Morphology on the Conductivity of Polymerized Ionic Liquid Block Copolymers

共聚物 高分子化学 离子电导率 分散性 离子液体 聚合 材料科学 烷基 苯乙烯 电导率 聚合物 化学工程 化学 物理化学 有机化学 复合材料 电解质 工程类 催化作用 电极
作者
Ryan L. Weber,Yuesheng Ye,Andrew L. Schmitt,Steven M. Banik,Yossef A. Elabd,Mahesh K. Mahanthappa
出处
期刊:Macromolecules [American Chemical Society]
卷期号:44 (14): 5727-5735 被引量:270
标识
DOI:10.1021/ma201067h
摘要

Polymerized ionic liquid (POIL) block copolymers represent a unique class of materials for fundamental studies of single ion conduction as a function of morphology in microphase-separated polymer electrolytes for energy storage and conversion applications. We describe the synthesis of a series of poly(styrene-b-4-vinylbenzylalkylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) (PS-b-PVBn(alkyl)ImTFSI; alkyl = CH3 (Me), n-C4H9 (Bu), n-C6H13 (Hex)) diblock copolymers (2.7–17.0 mol % POIL) via exhaustive functionalization and ion exchange of relatively narrow molecular weight dispersity poly(styrene-b-4-vinylbenzyl chloride) precursors derived from nitroxide-mediated block copolymerizations. The solid-state morphology of these PS-b-PVBn(alkyl)ImTFSI copolymers were studied using a combination of temperature-dependent synchrotron small-angle X-ray scattering (SAXS) and transmission electron microscopy (TEM). From electrochemical impedance spectroscopy measurements, we observe that lamellar samples having similar compositions exhibit comparable values of conductivity (0.1 mS cm–1 at 150 °C) regardless of imidazolium alkyl substituent. The ionic conductivity of a compositionally varied series of PS-b-PVBnHexImTFSI diblocks depends nonlinearly on POIL composition (0.01 mS cm–1 for 8.6 mol % POIL and 0.1 mS cm–1 for 17.0 mol % POIL at 150 °C), thus highlighting the influence of morphology on the observed ionic conductivity of POIL block copolymers for the first time. By using different polymer processing strategies, we further demonstrate that the ionic conductivity of a single sample (8.6 mol % POIL) may vary by more than one order of magnitude depending on the long-range ordering of the microphase separated morphology. These studies indicate that macroscopic connectivity and morphological defects strongly affect the observed conductivity in these materials.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
enen发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
zxe完成签到,获得积分10
5秒前
爱笑的汽车发布了新的文献求助200
5秒前
6秒前
6秒前
Nickname发布了新的文献求助200
7秒前
ann发布了新的文献求助10
7秒前
CipherSage应助MU采纳,获得50
7秒前
Yuan完成签到,获得积分10
9秒前
hx666发布了新的文献求助10
10秒前
橙花发布了新的文献求助10
11秒前
西蜀小吏发布了新的文献求助10
11秒前
李爱国应助17采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
Frieren完成签到 ,获得积分10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
Akim应助enen采纳,获得10
14秒前
14秒前
深情安青应助momobobi采纳,获得20
14秒前
失眠翠芙完成签到,获得积分10
15秒前
ting5260发布了新的文献求助10
15秒前
李世航完成签到 ,获得积分20
15秒前
Owen应助自由寻冬采纳,获得10
17秒前
向日葵发布了新的文献求助10
19秒前
Gotye0829完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
aa完成签到,获得积分10
19秒前
李世航关注了科研通微信公众号
20秒前
LCY发布了新的文献求助10
20秒前
hsa_ID发布了新的文献求助10
20秒前
王肖宁完成签到,获得积分10
21秒前
李健应助ting5260采纳,获得10
22秒前
23秒前
芒go发布了新的文献求助10
23秒前
充电宝应助小昊采纳,获得10
23秒前
aa发布了新的文献求助20
25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
Predation in the Hymenoptera: An Evolutionary Perspective 1800
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1561
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1400
Specialist Periodical Reports - Organometallic Chemistry Organometallic Chemistry: Volume 46 1000
Holistic Discourse Analysis 600
Beyond the sentence: discourse and sentential form / edited by Jessica R. Wirth 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5513655
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4607855
关于积分的说明 14507128
捐赠科研通 4543421
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2489541
邀请新用户注册赠送积分活动 1471503
关于科研通互助平台的介绍 1443477