[发明专利]钢带流延法制备改性全氟磺酸质子交换膜的方法

权利要求书

1.一种钢带流延法制备改性全氟磺酸质子交换膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备二维层状功能化Mxene纳米片：将二维层状Mxene纳米片粉末分散在质量浓度为20-30％的四丁基氢氧化铵和盐酸多巴胺的混合溶液中，并在50-80℃下搅拌5-8h后，冷却至室温后不断搅拌情况下加入氢氧化钠溶液以调节溶液pH为6.8-7.2，离心分离，洗涤固体后再冷冻干燥10-20h，得到四丁基铵离子和多巴胺插层的二维层状功能化Mxene纳米片；二维层状Mxene纳米片粉末和混合溶液的重量体积比为0.01-0.2g/mL；

(2)制备全氟磺酸树脂溶液：步骤(1)所述的二维层状功能化Mxene纳米片加入质量浓度为20-30％的末端带-SO₃Na的全氟磺酸树脂水溶液中，搅拌均匀，高压釜中通入惰性气体后维持压力范围1.5-2Mpa和温度120-150℃，保温2-10h，然后自然冷却，得到二维层状功能化Mxene纳米片掺杂的全氟磺酸树脂溶液；二维层状功能化Mxene纳米片与末端带-SO3Na的全氟磺酸树脂水溶液的重量体积比为10-20g/L；

(3)流延成膜：将步骤(2)所述的二维层状功能化Mxene纳米片掺杂的全氟磺酸树脂溶液加入流延机的储料罐中，储料罐保温80-90℃，并通过流延刀口在温度为100-120℃的传动钢带上进行流延成膜，加热时间0.2-0.5h，得到二维层状功能化Mxene纳米片改性全氟磺酸质子交换膜。

2.根据权利要求1所述的钢带流延法制备改性全氟磺酸质子交换膜的方法，其特征在于，所述二维层状Mxene纳米片为Ti₃C₂，Ti₂C，Ti₄C₃，V₃C₂和V₂C中的一种或组合。

3.根据权利要求1所述的钢带流延法制备改性全氟磺酸质子交换膜的方法，其特征在于，所述二维层状Mxene纳米片为Ti₃C₂。

4.根据权利要求1所述的钢带流延法制备改性全氟磺酸质子交换膜的方法，其特征在于，所述步骤(1)的四丁基氢氧化铵和盐酸多巴胺的质量比为1:(1-3)。

5.根据权利要求1所述的钢带流延法制备改性全氟磺酸质子交换膜的方法，其特征在于，所述步骤(1)的洗涤为依次用去离子水洗涤1-2次和无水乙醇洗涤1-2次。

6.根据权利要求1所述的钢带流延法制备改性全氟磺酸质子交换膜的方法，其特征在于，所述步骤(1)的冷冻干燥环境为氮气或氩气的一种。

7.根据权利要求1所述的钢带流延法制备改性全氟磺酸质子交换膜的方法，其特征在于，所述二维层状功能化Mxene纳米片改性全氟磺酸质子交换膜的厚度为0.8-1.5微米。

8.根据权利要求1所述的钢带流延法制备改性全氟磺酸质子交换膜的方法，其特征在于，所述二维层状功能化Mxene纳米片改性全氟磺酸质子交换膜应用于燃料电池。