[发明专利]复合纳米纤维改性质子交换膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种复合纳米纤维改性质子交换膜，其特征在于，包括全氟磺酸、复合纳米纤维；所述全氟磺酸与所述复合纳米纤维的质量比为1：(0.01-0.05)；

所述复合纳米纤维包括聚合物纳米纤维、负载在聚合物纳米纤维表面的共价有机框架材料；所述负载在聚合物纳米纤维表面的共价有机框架材料与所述聚合物纳米纤维的质量比为1：(1-9)；

所述共价有机框架材料由氨基单体和醛基单体发生席夫碱反应制得。

2.根据权利要求1所述的复合纳米纤维改性质子交换膜，其特征在于，所述复合纳米纤维改性质子交换膜包括复合纳米纤维层、以及与复合纳米纤维层复合的两层基质层，其中复合纳米纤维层位于两层基质层之间，基质层包含全氟磺酸，复合纳米纤维层含有复合纳米纤维。

3.根据权利要求1所述的复合纳米纤维改性质子交换膜，其特征在于，所述氨基单体包括2，5-二氨基苯磺酸、2，5-二氨基吡啶、2，4，6-三氨基嘧啶、对二氨基偶氮苯、对苯二胺中的至少一种；和/或，

所述醛基单体包括三醛基间苯三酚；和/或，

所述聚合物纳米纤维包括聚丙烯腈。

4.权利要求1-3任一项所述的复合纳米纤维改性质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将聚合物、醛基单体、第一溶剂混合形成前驱体溶液，通过静电纺丝制备得到含有醛基单体的聚合物纳米纤维；

使所述含有醛基单体的聚合物纳米纤维与氨基单体进行席夫碱反应，使所述含有醛基单体的聚合物纳米纤维中的醛基单体与所述氨基单体通过所述席夫碱反应合成共价有机框架材料，得到复合纳米纤维；

使所述复合纳米纤维与所述全氟磺酸混合，然后在不低于120℃下进行热处理，得到复合纳米纤维改性质子交换膜。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述醛基单体不溶于所述第一溶剂；和/或，

所述前驱体溶液中，聚合物的质量浓度为8％-12％；和/或，

所述热处理条件为：温度为130℃-150℃，时间为1h-5h。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括：将所述含有醛基单体的聚合物纳米纤维置于含有氨基单体、催化剂和水的混合液中进行所述席夫碱反应，然后进行干燥；其中，所述干燥条件为：温度40℃-60℃，时间24h-72h；所述催化剂包括对甲苯磺酸、苯酚磺酸、2-氨基苯磺酸、苯磺酸中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，使所述复合纳米纤维与所述全氟磺酸混合的过程包括：使复合纳米纤维浸润在全氟磺酸溶液中，然后烘干；其中，所述全氟磺酸溶液中，全氟磺酸的质量浓度为8％-12％；所述烘干条件为：温度为60℃-80℃，时间为24h-72h。

8.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺。

9.根据权利要求4或6所述的制备方法，其特征在于，所述席夫碱反应的条件为：温度为60℃-90℃，时间为24h-120h。

10.权利要求1-3任一项所述的质子交换膜在燃料电池方面的应用。