[发明专利]一种胍基磷酸盐氢键有机框架材料及其制备方法和应用

权利要求书

1. 一种胍基磷酸盐氢键有机框架材料，其特征在于，该胍基磷酸盐氢键有机框架材料的化学式为：{C₂₅H₂₂O₁₂P₄·2(CH₆N₃)· (H₂O)}n，其中，n为正整数；

所述胍基磷酸盐氢键有机框架材料的结构单元属于单斜晶系，空间群为C2/c，晶胞参数：a = 24.568(4) Å, b =7.1597(10) Å, c = 23.552(3) Å,α=90.00° ，β=106.504(8)°，γ=90.00°， V = 3972.1(10) Å³；

所述胍基磷酸盐氢键有机框架材料由多个重复单元聚合而成，每个重复单元包含一个水分子、两个胍盐离子及一个TPM-PO₃H₂分子，TPM-PO₃H₂为四(4-磷酸基苯基)甲烷。

2.根据权利要求1所述的一种胍基磷酸盐氢键有机框架材料，其特征在于，胍盐离子上的氨基、TPM-PO₃H₂分子上的磷酸基以及水分子形成三维的氢键网络。

3.根据权利要求1所述的一种胍基磷酸盐氢键有机框架材料，其特征在于，所述胍基磷酸盐氢键有机框架材料为多孔材料，热稳定的温度达到300℃。

4. 根据权利要求1所述的一种胍基磷酸盐氢键有机框架材料，其特征在于，所述胍基磷酸盐氢键有机框架材料在98%湿度和90 ℃时的最大阻抗值在10Ω，导电率为4.38×10^-2S cm⁻¹，E_a=0.16 eV。

5.权利要求1~4任意一项所述的胍基磷酸盐氢键有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将TPM- PO₃H₂配体和盐酸胍配体按照1:（10~20）的摩尔比例溶解在由水、碱性物质和DMF的混合溶液中，得到反应液；其中，水和DMF的摩尔比为1:（1~2）；

2）将步骤1）得到的反应液在室温下静置，得到白色针状晶体，自然干燥，得到胍基磷酸盐氢键有机框架材料。

6.权利要求5所述的胍基磷酸盐氢键有机框架材料的制备方法，其特征在于，碱性物质采用NaOH。

7.权利要求1~4任意一项所述的胍基磷酸盐氢键有机框架材料的应用，其特征在于，将胍基磷酸盐氢键有机框架材料制备成质子交换膜后，将质子交换膜应用于质子交换膜燃料电池中。

8.根据权利要求7所述的胍基磷酸盐氢键有机框架材料的应用，其特征在于，将胍基磷酸盐氢键有机框架材料制备成质子交换膜的具体步骤为：

将所述胍基磷酸盐氢键有机框架材料分散在2-丙醇中，混合搅拌，得到悬浮液；

将Nafion溶液加入到悬浮液中，在室温下持续搅拌，得到均匀溶液；其中，胍基磷酸盐氢键有机框架材料的质量为Nafion溶液质量的3%~9%；

将所得均匀溶液在室温下干燥24小时以除去溶剂，得到复合膜；

在80 °C下，复合膜依次用 H₂O₂、硫酸溶液和去离子水浸泡，之后，用去离子水洗涤，直至膜表面的pH为中性，在室温下干燥，得到质子交换膜。