[发明专利]一种酸碱双层核壳纳米管/SPEEK复合质子交换膜的制备方法有效
| 申请号： | 201910301827.9 | 申请日： | 2019-04-16 |
| 公开（公告）号： | CN110010941B | 公开（公告）日： | 2022-03-22 |
| 发明（设计）人： | 丁会利;张歌;孙翔;李赛萌;高子腾;杨庆宾;刘晓阳;任红倩 | 申请（专利权）人： | 河北工业大学 |
| 主分类号： | H01M8/1025 | 分类号： | H01M8/1025;H01M8/1041;H01M8/1086 |
| 代理公司： | 天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙) 12210 | 代理人： | 赵凤英 |
| 地址： | 300130 天津市红桥区*** | 国省代码： | 天津;12 |
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| 摘要： | 本发明为一种酸碱双层核壳纳米管/SPEEK复合质子交换膜的制备方法。该方法通过连续两步蒸馏‑沉淀聚合方法制得酸碱双壳纳米管，内壳聚合物选择PMAA，由于PMAA具有羧酸基团而具备高的水合能及吸水能力。外壳聚合物选择PVI，不但能增强纳米管在基体中的分散性同时可优化质子传递载体，提高其质子传导率。本发明不但克服了SPEEK膜在高温低湿下水分易流失或在水中易溶胀而导致其机械性能差等问题，同时也保证了复合PEM具备高质子传导性、高保水性、良好的尺寸稳定性等优点。 | ||
| 搜索关键词： | 一种 酸碱 双层 纳米 speek 复合 质子 交换 制备 方法 | ||
【主权项】：
1.一种酸碱双层核壳纳米管/SPEEK复合质子交换膜的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：(1)在室温下将纳米填料加入到第一溶剂中剧烈搅拌20～30小时，然后加入改性剂，继续剧烈搅拌20～30小时，再由乙醇、蒸馏水洗涤后干燥，得到修饰后的纳米管；其中，纳米填料是HNT；第一溶剂为无水乙醇、水和氨水溶液的混合液，三种体积比是36:4～5:3～4；改性剂为MPS，MPS与溶剂的体积比是2～3:215，纳米填料加入量与溶剂的关系为每215mL溶剂需分散10g～10.5gHNT；(2)将上步得到的纳米管和第二溶剂混合后进行超声处理60～90分钟，之后加入酸性单体、交联剂和引发剂在80℃～120℃下进行聚合，130～150min后，经过离心纯化以及真空干燥，即得到酸性聚合物壳层纳米管(PMANT)；其中，酸性单体与交联剂体积比为1:1，加入引发剂的质量为酸性单体质量的4.0～4.1％；所述的第二溶剂为乙腈溶液，质量比为修饰后纳米管：第二溶剂＝3～4：800，质量比为酸性单体：修饰后纳米管＝5～6:3；(3)将步骤(2)中得到的产物与第三溶剂混合后进行超声处理1～2h，再加入碱性单体、交联剂和引发剂进行聚合，反应时间控制在1～2.5h，经过离心纯化及真空干燥，得到酸碱双壳纳米管(DSNT‑A@B)；其中，第三溶剂为无水乙腈，碱性单体交联剂体积比为1:1，加入引发剂的质量为单体质量的4.5～4.6％；质量比为酸性聚合物壳层纳米管：第三溶剂＝3～5:800；质量比为加入的酸性聚合物壳层纳米管：碱性单体＝3:5～6；(4)将步骤(3)中得到的产物与基体混合，所得混合液浇注到水平玻璃板上，在60～80℃下真空干燥12～16h，随后升温至100～120℃真空干燥6～8h，之后自然冷却后得到复合膜(SPEEK/DSNT‑A@B‑X)；其中，纳米管的加入量与基体SPEEK的质量比为2～10:100；每平方厘米玻璃板滴加0.10mL～0.20mL溶液。
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