[发明专利]sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜，其特征在于：在该复合电解质膜中，按质量百分数计，sMWCNT占0.5～1.0％，PEG占4.5～19.5％，Nafion占80～95％。

2.sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)以sMWCNT、PEG和Nafion分散液为原料，加入到溶剂中得到铸膜液；其中，按质量百分数计，sMWCNT占0.5～1.0％，PEG占4.5～19.5％，Nafion占80～95％；

(2)采用溶液浇铸法制备sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜。

3.根据权利要求2所述的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中Nafion分散液的质量分数为5％；PEG的平均分子量为10万或20万。

4.根据权利要求2所述的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中溶剂为DMF、EG或DMSO；溶剂的添加量为磺化碳纳米管、PEG和Nafion分散液总质量的15～25％。

5.根据权利要求2所述的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中溶液浇铸法是将铸膜液加入到浇注槽中，搅拌4～6小时后依次进行干燥和烘烤，得到sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜。

6.根据权利要求5所述的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜的制备方法，其特征在于：干燥是分段干燥，先在70～90℃加热20～24小时，然后在100～110℃加热2～2.5小时，最后在120～130℃加热2～2.5小时；烘烤是在140～150℃下烘烤30～60分钟。

7.如权利要求1所述的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜在制备离子型电驱动器中的应用，其特征在于：包括以下步骤：

(1)对sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜进行表面糙化处理；

(2)将表面糙化处理后的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜依次经还原镀处理、化学镀处理和后处理，制得离子型电驱动器。

8.根据权利要求7所述的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜在制备离子型电驱动器中的应用，其特征在于：步骤(1)中是利用喷砂机在0.1～0.3Mpa压力下对sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜进行表面糙化处理50～70s；表面糙化处理后依次经过超声波清洗、盐酸溶液煮洗和去离子水煮洗，再进行还原镀。

9.根据权利要求7所述的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜在制备离子型电驱动器中的应用，其特征在于：步骤(2)中后处理是在0.25～1mol/L的HCl或H₂SO₄中浸泡4～6小时，再用0.25～0.5mol/L的LiOH溶液或NaOH溶液浸泡12～24小时，形成Li⁺型电驱动器或Na⁺型电驱动器。

10.根据权利要求7所述的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜在制备离子型电驱动器中的应用，其特征在于：

步骤(2)中的还原镀具体包括以下步骤：

(a1)按每平方厘米sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜上沉积2～2.1mg钯单质计，采用Pd(NH₃)₄Cl₂溶液和氨水混合配置钯盐溶液A；将表面糙化处理后的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜浸入钯盐溶液A中并静置6～12h，进行Pd(NH₃)₄²⁺离子吸附；

(a2)将离子吸附后的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜水洗后放入还原镀液中，并加入过量的NaBH₄溶液进行第一次离子还原镀，将Pd(NH₃)₄²⁺还原成单质Pd，然后将第一次还原镀后的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜进行酸液浸泡；

(a3)重复步骤(a1)和步骤(a2)若干次，完成还原镀；

步骤(2)中的化学镀具体包括以下步骤：

(b1)按每平方厘米sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜上沉积1.2～1.3mg钯单质计，配制钯盐溶液B，再加入氨水、EDTA和PVP，并加热到40℃，得到化学镀液；

(b2)将还原镀得到的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜浸入化学镀液；在回旋振荡下，将温度逐步升高并同时加入N₂H₄溶液，直至温度升至58℃完成第一次化学镀，将第一次化学镀后的sMWCNT/PEG/Nafion复合电解质膜进行酸浸；

(b3)重复步骤(b2)若干次，完成化学镀。