[发明专利]利用静电纺丝技术负载催化剂于膜纤维表面的燃料电池质子交换膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种利用静电纺丝技术负载催化剂于膜纤维表面的燃料电池质子交换膜的制备方法，首先制备了氮掺杂石墨烯催化剂，然后用磺化聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚谷氨酸静电纺丝制得质子交换膜，将质子交换膜浸于氮掺杂石墨烯催化剂浆料中处理后制备了负载催化剂于膜纤维表面的燃料电池质子交换膜。该质子交换膜具有良好的化学稳定性及机械性能，有较高的催化活性，质子传导性能优异。

主权项

1.利用静电纺丝技术负载催化剂于膜纤维表面的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取氧化石墨烯加入无水乙醇中配成浓度为5‑10wt％的分散液，然后加入吡咯单体，分散均匀后加入双氧水和对甲苯磺酸，球磨机球磨至溶剂挥发完全，真空干燥后加入5倍重量的无水乙醇，然后加入硫酸亚铁，研磨至无水乙醇完全挥发，真空干燥得到复合物前驱体；将复合物前驱体在氮气保护下于管式炉中800℃热处理2h，冷却至室温后研磨得到氮掺杂石墨烯催化剂；2)将氮掺杂石墨烯催化剂加入二甲基甲酰胺中，超声分散1‑2h得浓度为10‑15wt％的催化剂浆料；3)将磺化聚醚醚酮加入二甲基甲酰胺中，搅拌溶解配制成浓度为8‑12wt％的磺化聚醚醚酮溶液；4)向磺化聚醚醚酮溶液中依次加入聚酰亚胺和聚谷氨酸，超声处理2‑3h，得分散均匀的纺丝液，将纺丝液静电纺丝得纤维膜，将纤维膜浸泡于去离子水中12h，取出真空干燥得质子交换膜；5)将质子交换膜浸入催化剂浆料中10‑20h，取出后80‑100℃真空干燥6‑8h，置于0.5mol/L硫酸溶液中1h，取出后用去离子水反复浸泡、洗涤，60‑80℃真空干燥12h，得负载催化剂于膜纤维表面的燃料电池质子交换膜。