[發明專利]一種表面改性的反應性電化學膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201711408254.7
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108187507B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 王建兵;王維一;范夏瑞;周昊;王春榮;張春暉;于彩虹
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/04;B01D67/00;C02F1/467;C02F101/12;C02F101/30
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 肖佳

1.一種表面經過改性的反應性電化學膜的制備方法，其特征在于：該反應性電化學膜為環管狀Ti₄O₇陶瓷膜，孔隙率為40%~70%，膜的內表面負載有Co、Sn、Sb、Ru、Ir、Ti、Ta元素中的一種或幾種；該反應性電化學膜制備時，將高純Ti₄O₇粉末和添加劑混合溶于溶劑中，調成漿體，經過真空練泥、擠管成型后得到坯體，坯體通過冷卻干燥、改性元素的前驅體溶液浸漬改性，最后采用程序升溫焙燒成型；其中Ti₄O₇粉末的純度為99.5~99.9%,其余為雜質；其中，該反應性電化學膜制備時采用的添加劑包括碳酸乙烯酯，碳酸二甲酯、全氟磺酸，羧甲基纖維素鈉中的一種或幾種，溶劑采用N-甲基吡咯烷酮，二甲基乙酰胺，N-N二甲基甲酰胺中的一種或幾種；在擠管成坯體的過程中，將混合漿液放入擠管機中，在20~40MPa的壓力下擠入環管狀定型套中，通過向定型套中通入干燥的壓縮氮氣，使漿液緊貼在定型套的內壁，同時定型套外壁處于冷卻水循環系統中，加速漿液硬化干燥，2~6h后即得反應性電化學膜管狀坯體；在反應性電化學膜的改性過程中，取CoCl₂·6H₂O、SbCl₃、IrCl₃、TaCl₅各20~60g混合溶于適量高純水中， 1~5mol/L NaCO₃調節pH為8~10，室溫保持1~2h，將所得混合溶液置于磁力攪拌器上攪拌1~2h，期間磁力攪拌器溫度設置為40~60℃，攪拌后即得前驅體溶液；然后將管狀坯體兩邊封口后抽真空，前述前驅體溶液注入反應性電化學膜管狀坯體內，密封，保證管狀坯體內為真空或接近真空環境，坯體外表面包一層疏水膜，在溫度80~90℃下水浴加熱，橫躺慢轉24 h，最后室溫下自然風干；在焙燒成型的過程中，氣體條件為90%N₂+10%H₂氣氛，升溫方式為1~3℃/min 至350℃，保溫1~4h；5~10℃/min至900~1300℃，保溫7~12 h；所述電化學膜的制備方法，還包括以下步驟：在焙燒成型之后，進行二次浸漬改性以及升溫強化，其中，所述二次浸漬改性的方法為，分別取CoCl₂·6H₂O、SbCl₃、RuCl₃·3H₂O、IrCl₃、TaCl₅各2~6g和SnCl₄、TiCl₄各5~10mL的混合溶于適量高純水中，加入0.1~1mol/LNaCO₃調節pH為8~10，室溫保持1~2h，將所得混合溶液置于磁力攪拌器上攪拌1~2h，期間磁力攪拌器溫度設置為30~40℃，得到均勻的改性組分溶液；然后將膜兩邊封口后抽真空，前述改性組分溶液注入反應性電化學膜內，密封，保證膜內為真空或接近真空環境，膜外表面包一層疏水膜，在溫度80~90℃下水浴加熱，橫躺慢轉36 h，最后室溫下自然風干；所述升溫強化的方法為，在高純N₂的環境下經過1~2℃/min的升溫至350℃，保溫2~6h，自動降溫至室溫后即得最后的成品膜。

2.根據權利要求1中所述的反應性電化學膜的制備方法，其特征在于：坯體進行干燥時，將坯體置于烘箱中，70~85℃干燥36~72 h。