[發(fā)明專(zhuān)利]一種Co-MOF@磷鎢酸/PVDF骨架的磺化聚醚砜質(zhì)子交換膜及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010932381.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112029126A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱婷婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 朱婷婷
• 主分類(lèi)號(hào): C08J5/22
• 分類(lèi)號(hào): C08J5/22;C08L81/06;C08L27/16;C08L87/00;C08K3/32;C08G83/00;H01M8/1067;H01M8/1069;H01M8/1086;D04H1/728;D04H3/02;D01D5/00
• 代理公司: 杭州研基專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 33389
• 代理人: 謝東

1.一種Co-MOF@磷鎢酸/PVDF骨架的磺化聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：取PVDF粉末加入N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)-丙酮混合液中，超聲2-3min，再向溶液中加入的聚乙二醇(PEG)，將混合溶液在55-58℃的水浴下攪拌15-18h，攪拌結(jié)束后將溶液靜置7-8h脫泡得到紡絲液，然后將紡絲液加入注射器中，在靜電紡絲裝置上以采用水平方式紡制纖維；紡絲結(jié)束后將纖維膜浸于300ml的NaClO溶液中超聲3-4h，然后將其放入500ml無(wú)水乙醇-去離子水溶液中靜置16-20h，隨后將其取出并置于無(wú)水乙醇中超聲5-7h，超聲結(jié)束后置于真空冷凍干燥箱中凍干得到多孔PVDF纖維膜；

步驟二：將步驟一制備的多孔PVDF纖維膜切成2*2cm大小的正方形，將其浸于二甲基甲酰胺(DMF)-乙醇混合液中，超聲10-12min，然后向溶液中加入Co(NO₃)₂·6H₂O和對(duì)苯二甲酸，攪拌5-7min，再向溶液中加入磷鎢酸，然后將混合溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在110-120℃下反應(yīng)24-30h，反應(yīng)結(jié)束后用DMF和無(wú)水乙醇交替洗滌5次，并置于60-70℃的真空干燥箱中12-15h得到Co-MOF@磷鎢酸/PVDF；

步驟三：將磺化聚醚砜加入N-甲基-2-吡咯烷酮中，在50-60℃的水浴下攪拌2-3h，靜置3-4h脫泡得到鑄膜液；將步驟二制得的Co-MOF@磷鎢酸/PVDF墊在玻璃板上延伸，然后將磺化聚醚砜鑄膜液倒在上面，隨后在室溫下放置4-5天，再將樣品置于50-60℃的真空干燥箱中干燥30-35h，得到Co-MOF@磷鎢酸/PVDF骨架的磺化聚醚砜膜；

所述步驟一中DMAc-丙酮混合液中兩者的體積比為2:1-3:1，PVDF和PEG的質(zhì)量比為1:0.11-1:0.15，無(wú)水乙醇-去離子水混合液中兩者的體積比為1:2.5-1:3；所述步驟二中DMF-乙醇混合液中兩者體積比為4:1-5:1，Co(NO₃)₂·6H₂O和對(duì)苯二甲酸的質(zhì)量比為1.7:1-1.9:1，Co(NO₃)₂·6H₂O和磷鎢酸的物質(zhì)的量之比為1.9:1-2.3:1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Co-MOF@磷鎢酸/PVDF骨架的磺化聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中PVDF的添加量為2-2.5g，所述步驟二中Co(NO₃)₂·6H₂O的添加量為1.2-1.5g，所述步驟三中磺化聚醚砜的添加量為0.8-1g。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Co-MOF@磷鎢酸/PVDF骨架的磺化聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中PVDF在DMAc中的濃度為0.25g/ml，PEG的分子量為6000，NaClO溶液的濃度為500ppm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Co-MOF@磷鎢酸/PVDF骨架的磺化聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中靜電紡絲時(shí)的操作電壓為18kV，供料的流速為5ml/h，環(huán)境濕度為50-60％RH，針頭直徑為0.9mm，紡絲接收距離為12cm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Co-MOF@磷鎢酸/PVDF骨架的磺化聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟二中Co(NO₃)₂·6H₂O在DMF-乙醇混合液中的濃度為0.02g/ml。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Co-MOF@磷鎢酸/PVDF骨架的磺化聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟三中磺化聚醚砜的磺化度為15.5-18.7％，磺化聚醚砜在N-甲基-2-吡咯烷酮中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的Co-MOF@磷鎢酸/PVDF骨架的磺化聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備方法制備得到的質(zhì)子交換膜，其特征在于質(zhì)子交換膜的厚度為120-150μm。