| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| Chapter 1 Introduction and Background | 第22-44页 |
| 1.1 General Description | 第22-23页 |
| 1.2. Fundamental Concept of Ion Exchange Membrane | 第23-24页 |
| 1.3. Anion Exchange Membrane | 第24-28页 |
| 1.3.1. Anion Exchange Membranes with New Cationic Head Groups | 第25-27页 |
| 1.3.2. Anion Exchange Membranes with New Polymer Architecture | 第27-28页 |
| 1.4. Application of Anion Exchange Membranes | 第28-39页 |
| 1.4.1. Diffusion Dialysis (DD) | 第28-32页 |
| 1.4.1.1. Fundamental Concept of Diffusion Dialysis | 第30页 |
| 1.4.1.2. Models for Diffusion Dialysis | 第30-31页 |
| 1.4.1.3. Experimental Setups for Diffusion Dialysis | 第31-32页 |
| 1.4.2. Electrodialysis | 第32-35页 |
| 1.4.2.1. Basic Principles of Electrodialysis | 第33-34页 |
| 1.4.2.2. Models and Experimental Setups for Electrodialysis Proces | 第34-35页 |
| 1.4.3. Anion Exchange Membrane Fuel Cell | 第35-39页 |
| 1.4.3.1. The Principles of the Anion Exchange Membrane as Polymer Electrolyte | 第36-37页 |
| 1.4.3.2. Desired Properties of AEMFCs | 第37-38页 |
| 1.4.3.3. Transport Mechanism in AEMFCs | 第38-39页 |
| 1.4.4. The other Applications of Anion Exchange Membrane | 第39页 |
| 1.5. Scope and Objective of the Thesis | 第39-44页 |
| Chapter 2 Experimental and Characterization | 第44-56页 |
| 2.1. Materials and Reagents | 第44-45页 |
| 2.2. General Methods of Membranes Preparation | 第45页 |
| 2.3. Characterizations and Methods | 第45-56页 |
| 2.3.1. Polymer Characterization | 第45-46页 |
| 2.3.2. Water Uptake (WU) | 第46页 |
| 2.3.3. Static Water Contact Angle (WCA) | 第46页 |
| 2.3.4. Mechanical and Thermal Analysis | 第46页 |
| 2.3.5. Fluorescein Isothiocyanate Analysis (FITC) | 第46-47页 |
| 2.3.6. Scanning Electron Microscopy (SEM) | 第47页 |
| 2.3.7. Atomic Force Microscopy (AFM) | 第47页 |
| 2.3.8. Ion Exchange Capacity (IEC) | 第47-48页 |
| 2.3.9. Linear Swelling Ratio (LER) | 第48页 |
| 2.3.10. Fixed Charge Concentration | 第48页 |
| 2.3.11. Transport Number | 第48-49页 |
| 2.3.12. Current-Voltage Curve | 第49-50页 |
| 2.3.13. Membrane Area Resistance and Limiting Current Density | 第50页 |
| 2.3.14. Chemical Stability and Alkaline Stability | 第50页 |
| 2.3.15. Experimental and Full Factorial Design | 第50-51页 |
| 2.3.16. Activation Energy | 第51页 |
| 2.3.17. Diffusion Dialysis | 第51-52页 |
| 2.3.18. Electrodialysis | 第52-54页 |
| 2.3.19. Hydroxide Conductivity | 第54页 |
| 2.3.20. Methanol Permeability | 第54-56页 |
| Chapter 3 PVA-QUDAP based anion exchange membranes for diffusion dialysis | 第56-72页 |
| 3.1. Introduction | 第56-57页 |
| 3.2. Experimental | 第57-60页 |
| 3.2.1. Synthesis of 2-Dimethylamino Methyl pyridine | 第57-58页 |
| 3.2.2. Synthesis of QUDAP | 第58-59页 |
| 3.2.3 Fabrication of the QUDAP/PVA Membrane | 第59-60页 |
| 3.3. Results and Discussion | 第60-69页 |
| 3.3.1. Fourier Transform Infrared Spectroscopy | 第60页 |
| 3.3.2. Ion Exchange Capacity and Water Uptake | 第60-61页 |
| 3.3.3. Membrane Morphology | 第61-62页 |
| 3.3.4. Mechanical Stability | 第62-63页 |
| 3.3.5. Thermal Stability | 第63-64页 |
| 3.3.6. Diffusion Dialysis Results | 第64-66页 |
| 3.3.7. Theoretical Analysis in Diffusion Dialysis | 第66-69页 |
| 3.4. Conclusion | 第69-72页 |
| Chapter 4 Augmenting acid recovery from different systems by novel Q-DAN anionexchange membranes via diffusion dialysis | 第72-88页 |
| 4.1. Introduction | 第72-73页 |
| 4.2. Experimental | 第73-76页 |
| 4.2.1. Synthesis of Quaternized DAN | 第73-75页 |
| 4.2.2. Membrane preparation | 第75-76页 |
| 4.3. Results and Discussion | 第76-85页 |
| 4.3.1. Structural and Morphological Characterizations of Q-DAN AEMs | 第76-77页 |
| 4.3.2. Water Uptake and Ion Exchange Capacity (IEC) | 第77-78页 |
| 4.3.3. Thermal and Mechanical Stabilities | 第78-80页 |
| 4.3.4. Diffusion Dialysis Process | 第80-85页 |
| 4.3.4.1. HCl and FeCl_2 System | 第81-83页 |
| 4.3.4.2. Representative Multivalent Metal ions-HCl Systems | 第83-85页 |
| 4.4. Conclusion | 第85-88页 |
| Chapter 5 Investigation of key process parameters in acid recovery for diffusion dialysisusing novel (MDMH-QPPO) anion exchange membranes | 第88-106页 |
| 5.1. Introduction | 第88-90页 |
| 5.2. Experimental | 第90-93页 |
| 5.2.1. Synthesis of Methyl 6-(dimethylamino) Hexanoate | 第90页 |
| 5.2.2. Synthesis of Methyl 6-(dimethylamino) Hexanoate | 第90-92页 |
| 5.2.3. Membrane Preparation | 第92页 |
| 5.2.4. Plan of Experiments | 第92-93页 |
| 5.3. Results and Discussion | 第93-105页 |
| 5.3.1. ~1H NMR Analysis | 第93-94页 |
| 5.3.2. FTIR Analysis for Membrane Structure | 第94-95页 |
| 5.3.3. Morphologies of MDMH-QPPO AEMs | 第95-97页 |
| 5.3.4. Ion Exchange Capacity (IEC), Water Uptake (WU) and Swelling Ratio (LER) | 第97-98页 |
| 5.3.5. Membrane Mechanical and Thermal Stabilities | 第98-100页 |
| 5.3.6. Diffusion Dialysis Performance | 第100-103页 |
| 5.3.7. Investigation of Dominant Factors Order in Diffusion Dialysis | 第103-105页 |
| 5.4. Conclusion | 第105-106页 |
| Chapter 6 Anion exchange membranes with hydrophobic chains for monovalent-divalentseparation in electrodialysis | 第106-126页 |
| 6.1. Introduction | 第106-108页 |
| 6.2. Experimental | 第108-110页 |
| 6.2.1. Synthesis of 2-(N,N-Dimethylamino) Methylpyridine | 第108-109页 |
| 6.2.2. Synthesis of QPP, QHP, and QUP | 第109页 |
| 6.2.3. Membrane Preparation | 第109-110页 |
| 6.3. Results and Discussion | 第110-124页 |
| 6.3.1. NMR Analysis | 第110-111页 |
| 6.3.2. IEC, WU, and LSR | 第111-113页 |
| 6.3.3. Mechanical Strength | 第113-114页 |
| 6.3.4. SEM and AFM Morphology | 第114页 |
| 6.3.5. Transport Number | 第114-116页 |
| 6.3.6. Current-Voltage Curve | 第116-117页 |
| 6.3.7. Mono/Multi-valent Anion Selectivity | 第117-124页 |
| 6.3.7.1. Effect of IEC on Selectivity | 第117-121页 |
| 6.3.7.2. Effect of Hydrophobic Side Chains on Selectivity | 第121-122页 |
| 6.3.7.3. Operational Stability | 第122-124页 |
| 6.4. Conclusion | 第124-126页 |
| Chapter 7 Alkaline stable anion exchange membranes for fuel cells | 第126-144页 |
| 7.1. Introduction | 第126-128页 |
| 7.2. Experimental | 第128-129页 |
| 7.2.1. Synthesis of Dipicolylamine | 第128-129页 |
| 7.2.2. Synthesis of N-methyl Dipicolylamine (MDPA) | 第129页 |
| 7.2.3. Membrane Fabrication | 第129页 |
| 7.3. Results and Discussion | 第129-142页 |
| 7.3.1. ~1H NMR, FTIR Analysis for Membrane Structure | 第129-133页 |
| 7.3.2. Electrochemical properties relationship | 第133-134页 |
| 7.3.3. Morphology | 第134-135页 |
| 7.3.4. Mechanical behavior | 第135-136页 |
| 7.3.5. Thermal behavior | 第136-137页 |
| 7.3.6. Alkaline stability | 第137-138页 |
| 7.3.7. Hydroxide conductivity and activation energy | 第138-139页 |
| 7.3.8. Methanol permeability | 第139-142页 |
| 7.4. Conclusion | 第142-144页 |
| Chapter 8 Overall Conclusion and Future Perspectives | 第144-150页 |
| 8.1. Overall Conclusion | 第144-147页 |
| 8.2. Future Perspectives | 第147-150页 |
| References | 第150-179页 |
| Acknowledgement | 第179-181页 |
| List of Publications | 第181页 |
