[發(fā)明專利]磺化聚醚醚酮/MIL101負(fù)載磷鎢酸雜化膜及制備和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610103796.2
• 申請(qǐng)日: 2016-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105670018B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳洪;張蓓;曹穎;姜忠義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J5/22
• 分類號(hào): C08J5/22;C08L61/16;C08K3/32;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

1.一種磺化聚醚醚酮/MIL101負(fù)載磷鎢酸雜化膜的制備方法，該磺化聚醚醚酮/MIL101負(fù)載磷鎢酸雜化膜由磺化聚醚醚酮與磷鎢酸負(fù)載的MIL101構(gòu)成，其中，磷鎢酸負(fù)載的MIL101尺寸為500nm，磷鎢酸負(fù)載的MIL101與磺化聚醚醚酮的質(zhì)量比為0.03～0.12:1；其特征在于，包含如下步驟：

步驟一、磺化聚醚醚酮的制備：

將適量的聚醚醚酮緩慢加入到濃硫酸中，其中，聚醚醚酮與濃硫酸質(zhì)量比為1:5～15，攪拌至聚醚醚酮顆粒完全溶解，45℃下充分反應(yīng)；反應(yīng)完成后，將得到的紅棕色粘稠狀液體傾倒入大量冷水中使之沉淀，于室溫下通風(fēng)干燥24h，得到干燥的磺化聚醚醚酮；

步驟二、MIL-101-Cr粉末的制備：

將氫氟酸用去離子水稀釋，其中，氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.70～0.90％；將九水硝酸鉻和對(duì)苯二甲酸以質(zhì)量比為1～4:1的比例混合后，加入到上述稀釋的氫氟酸中得到混合溶液，將混合溶液倒入水熱釜，密封后置于馬弗爐中，200℃下反應(yīng)6～9h，將所得產(chǎn)品離心分離，置于真空烘箱中干燥，得到綠色的晶體，記為MIL-101-Cr晶體；

將MIL-101-Cr晶體先后溶于過(guò)量N,N-二甲基甲酰胺、乙醇和二氯甲烷中，回流洗滌，以除去MIL-101-Cr晶體孔內(nèi)的對(duì)苯二甲酸和三價(jià)鉻的硝酸鹽，真空干燥，得到MIL-101-Cr粉末；

步驟三、磷鎢酸的負(fù)載：

將磷酸氫二鈉和鎢酸鈉溶于去離子水中，其中，磷酸氫二鈉摩爾濃度為0.4～0.8mol/L，鎢酸鈉摩爾濃度為1.0～2.1mol/L；將步驟二中制備的MIL-101-Cr粉末加入到上述溶液中得到混合物，其中，MIL-101-Cr粉末與磷酸氫二鈉的質(zhì)量比為1:8～16；將上述混合物在真空環(huán)境下攪拌24h，用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH到1，升溫至95℃攪拌反應(yīng)3h；最后將所得產(chǎn)品離心分離干燥，得到負(fù)載磷鎢酸的MIL101；

步驟四、雜化膜的制備與成膜：

將步驟一制得的磺化聚醚醚酮加入到N,N-二甲基甲酰胺溶劑中配置成質(zhì)量體積濃度為0.10～0.20g/mL的磺化聚醚醚酮溶液，將步驟三中得到的負(fù)載磷鎢酸的MIL101加入到該磺化聚醚醚酮溶液中，其中，負(fù)載磷鎢酸的MIL101與磺化聚醚醚酮的質(zhì)量比為0.03～0.12:1，攪拌24h至均勻分散得到鑄膜液，將鑄膜液延流在干凈的玻璃板上，置于60℃烘箱中干燥12h，升溫至80℃繼續(xù)干燥12h；將制得的膜揭下，于2mol/L的HCl溶液中充分浸泡使其酸化，用去離子水反復(fù)沖洗至中性，制得磺化聚醚醚酮/MIL101負(fù)載磷鎢酸雜化膜。

2.一種磺化聚醚醚酮/MIL101負(fù)載磷鎢酸雜化膜的應(yīng)用，將如權(quán)利要求1制備方法制得的磺化聚醚醚酮/MIL101負(fù)載磷鎢酸雜化膜用在質(zhì)子交換膜燃料電池中，在100％濕度、65℃下，質(zhì)子傳導(dǎo)率為0.186～0.272S cm^-1。