[发明专利]一种基于有机共价接枝的杂多酸杂化全氟磺酸膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种杂多酸杂化全氟磺酸膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将聚乙二醇单甲醚、氯甲基三甲氧基硅烷、氢化钠和第一极性有机溶剂混合，进行亲核反应，得到聚乙二醇单甲醚三甲氧基硅烷；

将所述聚乙二醇单甲醚三甲氧基硅烷、缺位杂多酸、酸和第二极性有机溶剂混合，进行取代反应，得到钾型有机共价接枝杂多酸；所述缺位杂多酸为Keggin型缺位杂多酸；

以氢型离子交换树脂作为固定相，以第三极性有机溶剂作为流动相，将所述钾型有机共价接枝杂多酸进行置换，得到氢型有机共价接枝杂多酸；

将所述氢型有机共价接枝杂多酸与全氟磺酸膜的溶液混合，将所得混合液浇注成膜，得到杂多酸杂化全氟磺酸膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为200～2000g/mol；所述聚乙二醇单甲醚和氯甲基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:(1～3)；所述聚乙二醇单甲醚和氢化钠的摩尔比为1:(1～2)。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲核反应的温度为25～70℃，反应时间为5～10h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述缺位杂多酸包括缺位硅钨酸或缺位磷钨酸；所述酸包括盐酸。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇单甲醚三甲氧基硅烷与缺位杂多酸的摩尔比为2:(0.5～3)；所述缺位杂多酸与酸的摩尔比为1:(2～8)。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述取代反应的温度为室温，时间为5～10h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述全氟磺酸膜的质量计，所述有机共价接枝杂多酸在全氟磺酸膜中的杂化质量分数为1～20％。

8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述浇注的温度为25～180℃；所述杂多酸杂化全氟磺酸膜的厚度为60～120μm。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的杂多酸杂化全氟磺酸膜，其特征在于，包括全氟磺酸膜和杂化于所述全氟磺酸膜中的有机共价接枝杂多酸；所述有机共价接枝杂多酸为聚乙二醇单甲醚三甲氧基硅烷接枝的Keggin型缺位杂多酸。

10.权利要求9所述杂多酸杂化全氟磺酸膜在燃料电池中作为质子交换膜的应用。