離子溶液為模版製備之中孔洞二氧化矽氣凝膠(A-SiO2)之應用
1.以PAN/A-SiO2複合高分子電解質(CPEs)製備高電容量鋰電池
2.高效能A-SiO2防曬材料之製備和性質

陳羿廷

doi:10.6840/cycu201100455

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离子溶液为模版制备之中孔洞二氧化矽气凝胶(A-SiO2)之应用 1.以PAN/A-SiO2复合高分子电解质(CPEs)制备高电容量锂电池 2.高效能A-SiO2防晒材料之制备和性质

Application of Mesoporous Silica Aerogel Prepared with Ionic Liquid Template 1.PAN/A-SiO2 CPEs for High Capacity Lithium Battery 2.High Efficiency Sunscreen Encapsulated Silica

陈羿廷 , 博士　　导师：陈玉惠　　

繁体中文 DOI： 10.6840/cycu201100455

气凝胶；二氧化矽；锂电池；防晒剂； Aerogel ； Silica ； Lithium Battery ； Sunscreen

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摘要 │ 参考文献 (177) │ 国际计量

摘要〈TOP〉

摘要
1.以PAN/A-SiO2复合高分子电解质(CPEs)制备高电容量锂电池
本论文主要探讨中孔洞材料在复合高分子电解质中的影响及锂电池之应用。因此在本研究中制备一系列以PAN (polyacrylonitrile) 为主体的复合高分子电解质，并探讨中孔洞材料的添加对PAN高分子电解质的影响。由离子导电度测试的结果，得知本研究所制备的复合高分子电解质在添加3% Aerogel (A-SiO2)、3% MCM-41 ( M-SiO2)和4% Degussa SiO2 (D-SiO2)及F＝0.6 LiClO4组成下，30℃时之导电度分别可达6.0×10-4 S/cm、4.5×10-4 S/cm和2.3×10-4 S/cm，此导电度在固态高分子电解质中已达可应用范围。经红外线光谱仪（FT-IR）、固态核磁共振光谱（Solid-state NMR）等测试所制备之复合高分子电解质中各成分间作用力。此外，利用线性扫瞄伏安法(linear sweep voltammetry, LSV)和循环伏安法(cyclic voltammetry, CV)探讨高分子电解质的电化学稳定性。由结果显示，本研究所制备的高分子电解质有不错的电化学稳定性与高氧化破坏电压(4.5V vs. Li/Li+)，并且与锂金属之间有好的相容性。其中以A-SiO2所制备之固态高分子电解质，在0.5C/0.5C充放电条件下测试，经过20次循环测试後仍有100％的放电电容量，显示具有不错的充放电结果，预期将可进一步进行相关充放电条件测试，并应用在锂高分子电池。

2. 高效能A-SiO2防晒材料之制备和性质
根据过去的研究指出，防晒化妆品中常用的有机防晒剂大都是光不稳定性的物质，经由紫外线照射後会产生对皮肤有害之物质，因此本次研究利用多孔性SiO2进行MCX或EHS防晒剂的包覆，并以离子熔液为模板进行in-situ方式进行sol-gel反应，以便得到SiO2-MCX或SiO2-EHS防晒剂。经由BET、FT-IR、TGA、NMR、UV/Vis及SPF测试仪的监定，结果证实反应过程确实成功地将MCX或EHS包覆於多孔性的SiO2中。所获得之包覆性防晒剂SiO2-MCX及SiO2-EHS，其包覆量分别为60wt％和55wt％。经测试亦证实SiO2-MCX防晒乳液的防晒系数比未包覆的MCX的高出许多，即MCX因包覆於SiO2中其防晒效果明显提高。

并列摘要〈TOP〉

Abstract
1.	PAN/A-SiO2 CPEs for High Capacity Lithium Battery
The objective of this study is to investigate the effect of morphology of SiO2 filler on the PAN-based composite polymer electrolytes (CPE). Hence, a series of composite polymer electrolytes based on PAN were prepared and the effect of addition of the SiO2 fillers, including the mesoporous silica aerogel (A-SiO2)、mesoporous MCM-41 silica (M-SiO2) and a nonporous commercial silica (D-SiO2), on the composite polymer electrolytes was discussed. The best conductivities obtained at room temperature is 6.0×10-4 S/cm, 4.5×10-4 S/cm and 2.3×10-4 S/cm for the CPE with 3wt% A-SiO2, 3wt% M-SiO2 and 4wt% D-SiO2, respectively. The interactions among the components of the electrolytes were also analyzed by the results of FT-IR and solid state Li NMR spectra. Furthermore, the electrochemical stability of the composite polymer electrolytes was studied by linear sweep voltammetry and cyclic voltammetry analyses. The above results revealed that the as-prepared polymer electrolytes prepared have good electrochemical stability, high oxidation breakdown voltage (4.5V vs. Li/Li+) and good compatibility with the lithium metal electrode. The capacity of the cell fabricated with the composite polymer electrolyte based on PAN/LiClO4/A-SiO2 measured with 0.5C of charge-discharge rate is 121mAh/g. It was also found that after twenty times charges-discharges, the capacity of the cell still remained 100%. The result indicates that the composite electrolyte prepared is a potential candidate as a solid electrolyte for secondary lithium battery.

2. High Efficiency Sunscreen Encapsulated Silica 
In this study the sun-screening material, octyl methoxycinnamate (MCX) or Octyl salicylate (EHS), was encapsulated by a mesoporous silica aerogel to enhance the screening effect and stability to prevent skin damages caused by ultraviolet. The encapsulated SiO2-MCX was prepared by in-situ sol-gel polymerization of tetraethyl orthosilicate (TEOS) and MCX with an ionic liquid as the template as well as the solvent. The as-prepared SiO2-MCX was characterized by Brunauer–Emmett–Teller (BET), Fourier transformation infrared (FT-IR), thermo¬gravimetric analysis (TGA), s solid state 29Si NMR, UV-Visible Spectrophotometer, and SPF-290S analyzer. The results indicated that the SiO2-MCX and SiO2-EHS particles are mesoporous material with high surface area and pore volume and about 60wt％ of MCX and 55wt % of EHS was encapsulated in the mesopores of the SiO2 framework, respectivley. It was also found that the UV absorption value of the as-prepared SiO2-MCX and SPF of the as-prepared SiO2-MCX containing sun-screening lotion were much higher than that of the corresponding pure MCX material and lotion.

参考文献 ( 177 ) 〈TOP〉

5. Y. Matsuda, “Stable Electrolytes for Lithium Batteries”, J. Power Source, 20 (1987)19
连结：
6. Y. Matsuda, M. Merita and K.Kosaka, J. Electrochem. Soc., 130 (1983)10
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10. M. Alamgir and K. M. Abraham, “Lithium Batteries New Materials, Developments and Perspectives, Edited by G. Pistoia, Elservier Science, chap3 (1994)
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11. H. Hung, Electrochim Acta, 37 (1992)1671
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12. S. Hossian, in Handbook of Batteries, Edited by D. Linden, McGraw-Hill, New York, Chap. 36 (1995)
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