[發(fā)明專利]Nafion/磷酸化氧化石墨烯雜化膜及制備和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610098921.5
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN105742677B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳洪;張蓓;曹穎;姜忠義
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H01M8/1041
• 分類號: H01M8/1041
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種Nafion/磷酸化氧化石墨烯雜化膜的制備方法，該Nafion/磷酸化氧化石墨烯雜化膜由Nafion與磷酸化氧化石墨烯構(gòu)成，雜化膜厚度為40～70μm，其中，磷酸化氧化石墨烯與Nafion質(zhì)量之比為0.005～0.02:1；其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

步驟一、Hummers法制備氧化石墨烯；

步驟二、磷酸化氧化石墨烯的制備：

將三羥甲基氨基甲烷溶于去離子水中配制成濃度為0.01mol L^-1的緩沖溶液，將氧化石墨烯加入該緩沖溶液中，其中氧化石墨烯濃度為0.1～1.0mg/mL，充分超聲、攪拌，按照氧化石墨烯與多巴胺1:1的量向溶液中加入多巴胺，繼續(xù)超聲分散；將上述反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，置于30℃恒溫水浴中攪拌24h，離心、洗滌，得到多巴胺修飾的氧化石墨烯；

稱取阿侖膦酸，緩慢加入到上述反應(yīng)液中得到混合溶液，該混合溶液中阿侖膦酸的濃度為0.1～0.8mg/mL，攪拌反應(yīng)24h后，離心、洗滌、冷凍干燥，得到磷酸化氧化石墨烯；

步驟三、雜化膜的制備與成膜：

將Nafion溶液置于烘箱中干燥24h，得到干燥的Nafion高分子；

稱取適量磷酸化氧化石墨烯加入N，N-二甲基乙酰胺中，攪拌24h，配置成濃度為0.05～0.20g/mL的混合溶液；將干燥的Nafion高分子溶于上述混合溶液中，其中Nafion濃度為0.02～0.1g/mL，攪拌24h至充分溶解，得到鑄膜液；將鑄膜液延流到干凈的玻璃板上，置于80℃烘箱中干燥12h，升溫至120℃繼續(xù)干燥12h后，將得到的雜化膜揭下，即制得Nafion/磷酸化氧化石墨烯雜化膜，其中，磷酸化氧化石墨烯與Nafion質(zhì)量之比為0.005～0.02:1。

2.一種Nafion/磷酸化氧化石墨烯雜化膜的應(yīng)用，將如權(quán)利要求1制備方法制得的Nafion/磷酸化氧化石墨烯雜化膜用作燃料電池質(zhì)子交換膜，在溫度110℃、100％濕度下，質(zhì)子傳導(dǎo)率為0.124～0.293S cm^-1；在溫度80℃、40％濕度下，質(zhì)子傳導(dǎo)率為0.00581～0.0441S cm^-1。