[發明專利]一種釩電池用兩性Nafion離子交換膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201810369682.1
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108695534A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 戴紀翠;董毅超;滕祥國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種全釩液流電池用全氟磺酸兩性離子交換膜及其制備方法，以商業Nafion膜或Nafion樹脂為ATRP(原子轉移自由基聚合)反應的引發劑，在Nafion膜表面或本體引入陰離子和陽離子聚合物，將Nafion膜轉換為兩性離子交換膜。

2.如權利要求1所述，其特征在于改性方法：(1)將陰、陽離子單體和ATRP反應配位劑按照一定的比例加入溶液中，保持溫度至所有溶質完全溶解；(2) 將處理過的商品Nafion膜或樹脂放入溶液中使其完全浸潤或溶解，向上述體系中加入ATRP催化劑，設法除去氧氣；(3)保持一定的溫度維持攪拌反應一段時間，反應結束后，將Nafion膜取出，用去離子水反復沖洗數次并用酸處理或將接枝后的Nafion樹脂采用溶液鑄膜即可得到接枝了陰、陽離子聚合物的Nafion兩性離子交換膜。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中陰、陽離子單體為對苯乙烯磺酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯和甲基丙烯酸3-磺酸丙脂等，陽離子單體為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、N-異丙基丙烯酸酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨等；所述的陰、陽離子單體的比例，陽離子單體摩爾量占比必須大于0%，可以從0 %-100 %。

4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中ATRP反應中催化劑的選擇，步驟(2)中的催化劑和步驟(1)中的配位劑是互相匹配，為鹵化亞銅與2,2-聯吡啶、四甲基乙二胺、五甲基二乙烯三胺、六甲基三亞乙基四胺等匹配，二氯化釕與磷酸三苯酯匹配、 三溴化鐵與四丁基溴化銨匹配。

5.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中如權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所使用的反應溶劑種類為水，醇類如甲醇、乙醇、異丙醇等，芳香類如苯、甲苯、苯酚等其中幾種或一種的混合物。

6.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中所使用的酸為低濃度的強酸，如硫酸、鹽酸和硝酸等。

7.如權利要求2所述的方法，制備兩性全氟磺酸離子交換膜所用的大分子引發劑Nafion可以為商業的Nafion膜(Nafion115, Nafion 117, Nafion 212等)或Nafion樹脂的溶液(以廢舊Nafion自制乳液或商業Nafion乳液)。

8.如權利要求2所述的方法，制備兩性全氟磺酸離子交換膜所用的方法分別為表面引發原子轉移自由基聚合(采用商業Nafion膜時)或溶液鑄膜(采用經原子轉移自由基聚合改性后的Nafion樹脂溶液時)法。