[發明專利]一種復合隔膜材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910506724.6
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN112086607B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 曹占芳;鐘宏;王帥
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M50/449
• 分類號: H01M50/449;H01M50/431;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生;魏娟

1.一種聚合物@二維材料改性層狀雙金屬氫氧化物的復合隔膜材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)：鉬酸源、鎢酸源中的至少一種作為插層前驅體源，將其和二價金屬離子M²⁺源、三價金屬離子M³⁺源、堿攪拌反應，然后進行晶化，再通過后處理得到鉬酸根和/或鎢酸根插層的水滑石前聚體；其中，晶化過程和/或后處理過程進行超聲強化處理；

步驟(2)：向步驟(1)所得水滑石前聚體中加入硒源、硫源中的至少一種，以及還原性的化合物，然后進行水熱反應，水熱結束后經后處理，即得活性材料；其中，水熱反應和/或后處理過程進行超聲強化處理；水熱反應的溫度為160℃～300℃；

步驟(3)：將所述的活性材料和聚合物膜材復合，成膜，即得到所述的復合隔膜材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，

二價金屬離子M²⁺源選自Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺中的至少一種水溶性鹽；

三價金屬離子M³⁺源選自Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Sc³⁺中的至少一種水溶性鹽；

所述的鉬酸源選自鉬酸鈉、鉬酸銨、鉬酸鉀和鉬酸鎂中的至少一種；

所述的鎢酸源選自鎢酸鈉、鎢酸鈣、鎢酸鋅、鎢酸鈷中的至少一種；

堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的至少一種。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，二價金屬離子M²⁺源、三價金屬離子M³⁺源、插層前驅體源和堿的摩爾比為1：(0.3～0.5)：(0.3～1)：(1～3)。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，攪拌反應的溫度為20℃～50℃，攪拌反應時間為1h～4h；

晶化的溫度為70℃～95℃，晶化的時間為4h～12h；

步驟(1)的后處理包括離心洗滌、超聲強化和固液分離；其中，超聲強化時間15～60min。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，硒源選自硒粉、三甲基苯基硒硅烷、(苯基硒)三甲基硅烷、硒氰基乙酸鈉、亞硒酸鈉中的至少一種；

硫源選自硫脲、硫代乙酰胺、硫化鈉、硫化鉀中的至少一種；

還原性化合物選自水合肼、硼氫化鈉、氫碘酸、亞硫酸鹽、草酸鹽中的至少一種；

硒源或硫源的加入量為所述的水滑石前聚體質量的2～10倍；

還原性化合物的加入量為水滑石前聚體質量的0.3～5倍。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，水熱還原制備過程中，進行超聲強化1～2次，每次超聲強化時間為15～30min。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，水熱反應的時間為12h～48h。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)的后處理包括離心洗滌、超聲強化和固液分離；其中，超聲強化時間為15～30min。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，將聚合物膜材用溶劑分散，隨后添加所述的活性材料，成膜得到所述的復合隔膜。

10.一種聚合物@二維材料改性層狀雙金屬氫氧化物的復合隔膜材料，其特征在于，其由權利要求1～9任一項所述的制備方法制得，其包括聚合物膜材，以及復合在聚合物膜材中的活性材料；所述的活性材料為所述的二維材料改性層狀雙金屬氫氧化物，其包括層狀雙金屬氫氧化物，以及原位生長在其表面的二維材料；

其中，所述的二維材料為二硒化鉬、二硒化鎢、二硫化鉬、二硫化鎢中的至少一種。