[發(fā)明專利]磺化的氧化石墨烯-二氧化硅復(fù)合物/聚合物雜化質(zhì)子交換膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310327958.7
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103435828A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮凱;湯蓓蓓;武培怡
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08L27/12;C08L61/16;C08L79/04;C08L79/08;C08K9/04;C08K3/04;C08K3/36;H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.?一種磺化的氧化石墨烯-二氧化硅復(fù)合物/聚合物雜化質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于具體步驟為：

（1）將氧化石墨烯（GO）和二環(huán)己基碳二亞胺（DCC）按質(zhì)量比為1:10~10:1分散于3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTS）中，并超聲處理直至得到均勻的分散液；再在攪拌的情況下置于60~120^oC環(huán)境下反應(yīng)6~120h，最后通過重復(fù)離心-無水乙醇洗滌后于真空烘箱中干燥而得到產(chǎn)物：APTS改性了的GO，記為?APTS-GO；

（2）攪拌下，將APTS-GO分散于甲酸、水和無水乙醇的混合溶劑中，得到均勻分散液；再于30~120^oC下反應(yīng)0.5~30d；最后通過重復(fù)離心、無水乙醇洗滌，然后于真空烘箱中干燥，得到產(chǎn)物：氧化石墨烯-二氧化硅復(fù)合物，記為GO-SiO₂；

（3）通過超聲得到1-1.8wt/v%?GO-SiO₂/甲苯均勻分散液；隨后，在冷凝回流的情況下，逐滴加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并反應(yīng)12~96h；接著，將其在10~50^oC環(huán)境下浸泡于15~30wt%H₂O₂水溶液中6~96h，最后通過重復(fù)離心、無水乙醇洗滌，再在真空烘箱中干燥，得到產(chǎn)物：磺化的氧化石墨烯-二氧化硅復(fù)合物，記為S-GO-SiO₂；

（4）往聚合物溶液中加入所需量的S-GO-SiO₂，并超聲使其分散均勻得到鑄膜液，將該鑄膜液涂覆成膜后置于60~70^oC烘箱中，緩慢升溫至110~150^oC，然后再抽真空，保持12~36?h；最后該雜化膜經(jīng)雙氧水溶液和酸浸泡，便得到磺化的氧化石墨烯-二氧化硅復(fù)合物/聚合物雜化質(zhì)子交換膜。

2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟（1）中所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTS）的用量按下述比例確定，APTS:GO（ml:mg）=1:100~20:1。

3.?根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于步驟（3）中所述的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的用量按下述比例確定，MPTMS:GO（mg:mg）=1:100~100:1。

4.?根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟（4）中所述的聚合物溶液為全氟磺酸樹脂、磺化聚醚醚酮、磺化聚苯并咪唑或磺化聚酰亞胺的均相溶液中的一種，所述的聚合物溶液的濃度為1wt%~40wt%，所述的聚合物溶液的溶劑為使得上述聚合物形成均相溶液的溶劑。

5.?根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于步驟（4）中所述的緩慢升溫的升溫速率小于0.5?^oC/min。

6.?根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于步驟（4）中所述的經(jīng)雙氧水溶液和酸浸泡，雙氧水的濃度為2~10?wt%，酸為1~4?mol/L的鹽酸、硫酸或磷酸的一種，或其中幾種的混合物。

7.?一種由權(quán)利要求1-6之一制備方法制備得到的磺化的氧化石墨烯-二氧化硅復(fù)合物/聚合物雜化質(zhì)子交換膜。