[发明专利]一种导电薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电薄膜材料及其制备方法，包括质量份数5～6份的1,3丙磺酸内酯改性UiO‑66‑NH₂、4～5份咪唑掺杂的UiO‑66‑NH₂以及23～90份的高分子基材，高分子基材为壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种，和聚偏氟乙烯组成的混合物。将1,3丙磺酸内酯改性UiO‑66‑NH₂和咪唑掺杂的UiO‑66‑NH₂混合，得到导电粉末，然后与高分子基材一起加入到溶剂中，搅拌均匀，再进行研磨，得到膜液，最后将所得膜液倒在洁净的基板上，放入烘箱，在60～80℃下烘干即得。本发明导电薄膜材料在较宽的温度范围能够保持较高的导电性能，且原材料环保且易得，制备方法简单，性价比高，具有较高的推广价值。

技术领域

本发明属于膜材料领域，具体是一种导电薄膜材料及其制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一类研究和应用最为广泛的燃料电池，它具有比功率高、使用寿命长和操作方便等特点，在航天、军事和电动汽车等领域都有着潜在的应用价值。导电薄膜是质子交换膜燃料电池的关键材料，在燃料电池工作过程中起着传导质子、隔绝燃料和电子的作用，他的好坏直接影响电池的使用寿命。Nafion膜是目前主要的导电薄膜材料，其具有机械性能、化学稳定性好和电导率高等特点，但是由于其工作温度最高只能达到80℃，温度进一步升高将降低Nafion的导电性能，这严重限制了他的市场推广和应用。近年来一些科研工作者试图通过对Nafion结构进行修饰来进一步拓宽质子交换膜工作温度范围和提高其导电性能，但是目前该问题还未能完全解决。因此，开发在宽温度范围内具有高电导率的导电薄膜具有重要的市场价值。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种将MOFs材料和高分子基材复合形成具有高导电性的导电薄膜材料。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种导电薄膜材料，它由如下质量份数的组份组成：

1,3丙磺酸内酯改性UiO-66-NH₂ 5～6份；

咪唑掺杂的UiO-66-NH₂ 4～5份；

高分子基材 23～90份。

其中，所述1,3丙磺酸内酯改性UiO-66-NH₂通过如下方法制备：所述1,3丙磺酸内酯改性UiO-66-NH₂通过如下方法制备：将相同质量的1,3丙磺酸内酯和UiO-66-NH₂加入到二氯甲烷中，25-30℃下搅拌24-36h，过滤得到1,3丙磺酸内酯改性UiO-66-NH₂固体。

所述咪唑掺杂的UiO-66-NH₂通过如下方法制备：将装有UiO-66-NH2的容器，敞开放入装有咪唑的另一容器中，密封后在120-150℃下反应96-120h，得到咪唑掺杂的UiO-66-NH₂固体；其中，UiO-66-NH2和咪唑的质量比为1:5～20。

具体地，所述高分子基材为壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种，和聚偏氟乙烯组成的混合物。

优选地，所述高分子基材包括质量百分数为60-80％的聚偏氟乙烯和质量百分数为20-40％的壳聚糖。

优选地，所述高分子基材包括质量百分数为60-80％的聚偏氟乙烯和质量百分数为20-40％的聚乙烯吡咯烷酮。

优选地，所述高分子基材包括质量百分数为60-80％的聚偏氟乙烯和质量百分数为20-40％的聚对苯二甲酸乙二醇酯。

本发明进一步提供上述导电薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：