[發(fā)明專利]導(dǎo)電聚合物/金屬/質(zhì)子交換膜型復(fù)合膜及其制備和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110366877.9
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN103123974A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫公權(quán);李詠江;王素力;夏章訊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M4/86;H01M4/88;B32B9/04;B32B15/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種導(dǎo)電聚合物/金屬/質(zhì)子交換膜型復(fù)合膜，其特征在于：該復(fù)合膜是以質(zhì)子交換膜層為基底，于質(zhì)子交換膜層的一側(cè)表面或兩側(cè)表面依次附著金屬層和導(dǎo)電聚合物層而構(gòu)成；

導(dǎo)電聚合物層為聚噻吩或聚噻吩衍生物或聚吡咯或聚吡咯衍生物或聚苯胺或聚苯胺衍生物中的一種；金屬層為Pd金屬或Pd-Cu合金或Pd-Ag合金或Pd-Ni合金或Pd-Ag-Ni合金；質(zhì)子交換膜層為全氟磺酸類質(zhì)子交換膜或碳氫烴類質(zhì)子交換膜；

金屬層完整、光滑，且其中一側(cè)的表面與質(zhì)子交換膜緊密貼合；于金屬層另一側(cè)的表面原位生長了導(dǎo)電聚合物層，同時該導(dǎo)電聚合物層微觀上具有垂直于膜表面方向上的取向有序的納米棒陣列結(jié)構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述復(fù)合膜，其特征在于：所述全氟磺酸類質(zhì)子交換膜為商品Nafion膜或再鑄Nafion膜；碳氫烴類質(zhì)子交換膜為磺化聚芳醚酮、酸摻雜的聚苯并咪唑、磺化聚芳醚砜、或磺化聚酰亞胺。

3.一種導(dǎo)電聚合物/金屬/質(zhì)子交換膜復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：包括以下制備步驟，

1)于質(zhì)子交換膜表面制備金屬層：

在上述步驟1)處理過質(zhì)子交換膜的一側(cè)或兩側(cè)的表面上化學(xué)鍍Pd金屬，或濺射Pd-Ag或Pd-Cu或Pd-Ni或Pd-Ag-Ni合金，得到金屬/質(zhì)子交換膜復(fù)合膜；

2)于金屬層表面電沉積導(dǎo)電聚合物：

采用電沉積的方法在金屬層表面電沉積導(dǎo)電聚合物，得到導(dǎo)電聚合物/金屬/質(zhì)子交換膜復(fù)合膜。

4.如權(quán)利要求3所述導(dǎo)電聚合物/金屬/質(zhì)子交換膜復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：

所述步驟2)中電沉積方法具體為：

將金屬/質(zhì)子交換膜復(fù)合膜浸漬于含有噻吩或吡咯或苯胺或噻吩衍生物或吡咯衍生物或苯胺衍生物溶液中，同時含有支持電解質(zhì)的電解液中，將金屬層作為陽極，采用三電極體系進行電沉積。

5.如權(quán)利要求4所述電沉積方法，其特征在于：

所述噻吩或吡咯或苯胺或噻吩衍生物或吡咯衍生物或苯胺衍生物的濃度為0.01-0.5M；

所述支持電解質(zhì)為對甲苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、β-萘磺酸、雙三甲基硅基三氟乙酰胺、高氯酸鹽、硫酸鹽、氯化物中的一種或幾種；

所述支持電解質(zhì)的濃度為0.01-0.5M；

所述電沉積其電沉積電位為0.65-1V(vs?NHE)；

所述電沉積其電沉積時間長度為0.25-1h。

6.一種權(quán)利要求1所述復(fù)合膜的應(yīng)用，其特征在于：

以上述導(dǎo)電聚合物/金屬/質(zhì)子交換膜型復(fù)合膜為基底制備的催化層，上述催化層的制備方法為以導(dǎo)電聚合物/金屬/質(zhì)子交換膜型復(fù)合膜為基底，在其導(dǎo)電聚合物層表面原位分散催化劑。

7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：催化層的制備方法包括直接刷涂法、噴涂法、化學(xué)氣相沉積法、或磁控濺射法。

8.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：將權(quán)利要求6所制備的催化層制備成膜電極后可用作質(zhì)子交換膜燃料電池、或質(zhì)子交換膜型水電解池中的膜電極。