图12-8是纳米Al2O3不同掺杂比例的PVDF-HFP/[Bmim][BF4]凝胶的电化学窗口。掺杂浓度为0 wt%、1 wt%、3 wt%和5 wt%的离子液体凝胶的电化学窗口依次为2.7 V，3.2 V，3.5 V，3.8 V。从图12-8中很明显地看出，随着纳米氧化铝浓度的增加，离子液体凝胶的电化学窗口变宽了。这对于离子液体凝胶的应用具有非常积极的意义，为离子液体凝胶在更宽范围的应用提供了新的途径。

图12-7　掺杂1wt%纳米氧化铝在不同压强下的傅里叶变换红外光谱图

图12-9是不同掺杂浓度的PVDF-HFP/[Bmim][BF4]＠Al2O3凝胶样品的交流阻抗图。从图中我们可以看出，样品在低频部分展现出一条直线，说明样品与电极接触良好；在高频部分，样品呈现出较小的弧度，说明电路中存在较小的接触电容。

将图谱进行拟合和计算可得到样品的电导率，如表12-1所示。未掺杂样品的电导率最高，随着掺杂浓度的升高，电导率逐渐降低。这说明掺杂纳米氧化铝会使离子液体凝胶样品的电导率降低，这可能是纳米氧化铝进入了凝胶样品的空间网状结构中，由于大量的掺杂破坏了离子在网状结构中传输的离子通道，降低了导电性。

图12-8　不同掺杂浓度PVDF-HFP/[Bmim][BF4]＠Al2 O3凝胶的电化学窗口

表12-1　不同掺杂浓度凝胶样品的本征电阻、长度及横截面积参数

图12-10为0 MPa，200 MPa，400 MPa，600 MPa压强下纳米掺杂1 wt%的离子液体凝胶样品的循环伏安图。0 MPa，200 MPa，400 MPa和600 MPa下离子液体凝胶的电化学窗口依次为3.2 V，3.8 V，3.2 V，4 V。样品的电化学窗口随着压强的增大而有小的波动，压强对电化学窗口的影响不明显。(www.daowen.com)

图12-11为在0 MPa、200 MPa、400 MPa和600 MPa压强下掺杂浓度1 wt%的凝胶样品的交流阻抗图。由图谱可得样品的电导率参数，如表12-2所示。当压强增加至200 MPa时，凝胶的电导率并没有呈现一个太大的变化趋势，在制备压强为400 MPa时，样品的电导率突然减小，说明合适的压强下样品的电导率可以被调控。

图12-9　不同掺杂浓度的PVDF-HFP/[Bmim][BF4]＠Al2O3凝胶的交流阻抗图

表12-2　纳米氧化铝掺杂浓度为1wt%的凝胶样品的本征电阻、长度及横截面积

综上研究，本课题组采用凝胶材料聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、离子液体([Bmim][BF4])和纳米氧化铝(Al2 O3)掺杂，通过挥发溶剂制备了不同掺杂比例的PVDF-HFP/[Bmim][BF4]＠Al2 O3凝胶。并将不同掺杂比例的离子液体凝胶PVDF-HFP/[Bmim][BF4]＠Al2O3在不同压强下制备，并研究了纳米掺杂和高压对PVDF-HFP基离子液体凝胶结构和性能的影响。

图12-10　0～600 MPa压强下的离子液体凝胶的循环伏安图

研究发现:掺杂纳米氧化铝得到的PVDF-HFP/[Bmim][BF4]＠Al2O3凝胶，随着掺杂量的增加，凝胶的机械性能变差，电导率降低，但是电化学窗口明显升高。高压制备的凝胶，随着压强的升高，凝胶的机械性能明显提高，电化学窗口和电导率略有升高。表明高压使掺杂离子液体凝胶变得更加密实，有效地提高了掺杂离子液体凝胶的机械性能。