[發(fā)明專利]具有原位功率調(diào)節(jié)光開(kāi)關(guān)的陰離子交換膜及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410073759.2
• 申請(qǐng)日: 2014-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103887535A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李存璞;謝曉峰;王樹博;鄧長(zhǎng)生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/02
• 分類號(hào): H01M8/02;H01M2/16;B01J41/12
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種具有原位功率調(diào)節(jié)光開(kāi)關(guān)的陰離子交換膜，其特征在于，所述具有原位功率調(diào)節(jié)光開(kāi)關(guān)的陰離子交換膜，采用具有含氮側(cè)基的二芳烯作為支鏈與交聯(lián)基團(tuán)，用紫外或可見(jiàn)光進(jìn)行二芳烯支鏈的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)離子交換基團(tuán)共軛體系大小與交聯(lián)基團(tuán)柔性的可逆調(diào)節(jié)；通過(guò)紫外線照射離子交換膜，二芳烯交聯(lián)基團(tuán)轉(zhuǎn)化為閉環(huán)態(tài)，與所連接的功能化基團(tuán)形成大共軛體系，提供較強(qiáng)的離子傳導(dǎo)率，適用于工作體系為質(zhì)子交換膜燃料電池與全釩液流電池。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有原位功率調(diào)節(jié)光開(kāi)關(guān)的陰離子交換膜，其特征在于，所述二芳烯支鏈分子包括吡啶二芳烯、咪唑二芳烯及其衍生物。

3.一種具有原位功率調(diào)節(jié)光開(kāi)關(guān)的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

1）使用十氟苯噁二唑和二烯丙基雙酚A作為單體，選擇二甲基乙酰胺作為溶劑，選擇氟化鉀作為催化劑；經(jīng)室溫反應(yīng)后，加入過(guò)量去離子水中得到基礎(chǔ)聚合物；具體制備是將2-5mmol的十氟苯噁二唑和2-5mmol二烯丙基雙酚A混合，加入三口燒瓶中，再加入10-16mmol氟化鉀和20-30mL的二甲基乙酰胺，經(jīng)室溫反應(yīng)7-9小時(shí)，加入過(guò)量去離子水中得到基礎(chǔ)聚合物；

2）使用N-溴代琥珀酰亞胺作為溴化試劑，1，2-二氯乙烷作為溶劑，將基礎(chǔ)聚合物完全溶解于1，2-二氯乙烷中，加熱至75-95攝氏度回流后加入N-溴代琥珀酰亞胺4-10mmol，與引發(fā)劑偶氮二異丁腈0.02g-0.08g，反應(yīng)回流3h，將反應(yīng)液倒入過(guò)量去離子水得到溴化聚合物；

3）將溴化聚合物完全溶解入二甲基甲酰胺中，加入二吡啶基二芳烯4-10mmol，室溫?cái)嚢?0h后加入過(guò)量溴甲烷，倒至玻璃板上于60攝氏度澆筑成膜即得到帶有吡啶基原位光開(kāi)關(guān)的陰離子交換膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述具有原位功率調(diào)節(jié)光開(kāi)關(guān)的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述二吡啶基二芳烯是將25g戊二酰氯加入200ml二氯甲烷中，加入過(guò)量無(wú)水三氯化鋁48g,0℃下攪拌半個(gè)小時(shí)后，向燒瓶中緩慢滴加含有32.3ml的5－氯－2－甲基噻吩的二氯甲烷溶液，繼續(xù)反應(yīng)（溫度不變）8個(gè)小時(shí)后，使溫度自然升至室溫，加入50ml冰水終止反應(yīng)，所得固體用95％乙醇水溶液重結(jié)晶兩次；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，取鋅粉7.8g放入精制后的四氫呋喃150ml中，在冰浴下注射四氯化鈦4.33ml,攪拌均勻后，加熱回流1小時(shí)后，避光情況下把上步目標(biāo)產(chǎn)物的四氫呋喃溶液100ml24小時(shí)內(nèi)滴加到燒瓶中，繼續(xù)反應(yīng)24小時(shí)后，加入40％的碳酸鉀溶液40ml終止反應(yīng)，減壓旋蒸去掉四氫呋喃后用乙酸乙酯萃取，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，然后粗產(chǎn)品95％乙醇水溶液重結(jié)晶；將0.54g(1.65mmol)氯二芳烯，0.4g（3.29mmol）對(duì)羥甲基苯硼酸溶于20ml四氫呋喃中，加入碳酸鈉0.7g水溶液20ml.加熱回流，加入四苯基膦鈀或三苯基膦鈀0.2g(3%mol/mol)，回流15h；所得粗產(chǎn)品用柱色譜分離，石油醚/乙酸乙酯梯度洗淋得到二吡啶基二芳烯。