结晶型PEO_8∶NaPF_6聚电解质中晶区链段的运动  

Segmental Motion of PEO_8∶NaPF_6 Crystalline Polymer Electrolyte

作　　者：罗欢[1,2] 梁欣苗[1,2] 冯继文[1] 王立英[1] 

机构地区：[1]波谱与原子分子物理国家重点实验室,武汉磁共振中心(中国科学院武汉物理与数学研究所),湖北武汉430071 [2]中国科学院大学,北京100049

出　　处：《波谱学杂志》2015年第1期12-22,共11页Chinese Journal of Magnetic Resonance

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11004220;11274347)

摘　　要：利用固体 NMR 研究了高度结晶的聚氧乙烯（PEO）/六氟磷酸钠（NaPF6）（按照氧钠摩尔比8∶1描述为PEO8∶NaPF6，分子量Mw=1000和6000 g/mol）固体聚电解质晶区链段的结构和运动。对于纯PEO来说，晶区链段的构象交换或大角度再取向促使其13C粉末线形从低温的非轴对称（d33〈d22〈d11）变成高温的轴对称线形（d11=d22〉d33）。通过变温的13C粉末线形和243 K下的二维交换谱，PEO8∶NaPF6晶区链段同样存在大角度再取向，且开启温度也很低（~243 K）与PEO接近。这种长程的运动使得PEO8∶NaPF6从低温的类轴对称（d33〈d22〈d11）变成高温的轴对称线形（d33〉d22=d11），高温线形是PEO高温线形的翻转。与其它 PEO/Na（Li）固体聚电解质不同，PEO8∶NaPF6中晶区链段与 Na＋络合后仍具有很高的运动性（与纯PEO链段的运动性相当），这种高分子链段和Na＋协同运动促使Na＋沿PEO分子链轴向迁移，提高电导率。Solid-state NMR spectroscopy was used to study the segmental motion of high-crystallinity PEO8∶NaPF6 electrolytes with different PEO molecular weights （Mw=1 000 and 6 000 g/mol, respectively）. 13C-magic angle spinning （MAS） NMR spectra and static powder patterns, as well as static 2D exchange spectra, revealed that large-angle reorientation of the crystalline PEO segments in both PEO8∶NaPF6 complexes starts at a very low temperature （~243 K）, similar to the case in pure crystalline PEO. At higher temperature, long-range reorientation gives rise to a well-defined high-temperature powder pattern of uniaxial chemical shift anisotropy （d33〉d22=d11）, perhaps as the result of flipping of PEO. In contrast to other PEO/Na （Li） solid electrolytes, the segments in crystalline PEO8∶NaPF6 are highly mobile even when coordinated with Na＋, and this is comparable with PEO. It is suggested that the segmental motion in crystalline PEO8∶NaPF6 electrolyte can enhance ion transportation along the coil, improving ionic conductivity.

关 键 词：固体核磁共振(solid.state NMR) 聚合物链段动力学 电导率 聚氧乙烯(PE0) 

分 类 号：O482.53[理学—固体物理]