[發明專利]MOF基層狀復合質子交換膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110318867.1
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113078343A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 王景濤;李文鵬;武文佳;張婕;王炎
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H01M8/1069
• 分類號: H01M8/1069;H01M8/1025;H01M8/1032;H01M8/1041
• 代理公司: 焦作市科彤知識產權代理事務所(普通合伙) 41133
• 代理人: 楊明環

1.MOF基層狀復合質子交換膜的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

1)制備MOF納米片；

2)由步驟1)制得的MOF納米片制備MOF納米片層狀膜；

3)將聚合物引入所述MOF納米片層狀膜內，得到所述MOF基層狀復合質子交換膜。

2.根據權利要求1所述的MOF基層狀復合質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟1)包括：將配體和金屬鹽溶于反應溶劑中，并加入催化劑，反應形成膠體懸浮液，超聲處理所述膠體懸浮液，分離、洗滌、干燥，得到所述MOF納米片。

3.根據權利要求2所述的MOF基層狀復合質子交換膜的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽選自過渡金屬鹽和鑭系金屬鹽中的至少一種；所述配體為芳香羧酸和含氮雜環化合物中的至少一種；

所述金屬鹽和配體的摩爾比為1∶9-9∶1。

4.根據權利要求3所述的MOF基層狀復合質子交換膜的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽為六水合氯化鈷和六水合氯化鎳的混合物，六水合氯化鈷和六水合氯化鎳的摩爾比為1∶2-2∶1；

所述配體為對苯二甲酸、4,4'-聯苯二甲酸或對三聯苯-4,4”二羧酸。

5.根據權利要求2所述的MOF基層狀復合質子交換膜的制備方法，其特征在于，所述反應溶劑包含第一溶劑、水和乙醇，所述第一溶劑選自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、四氫呋喃、吡咯烷酮、二甲亞砜中的至少一種；第一溶劑、水和乙醇的體積比為20-10∶1∶1；

所述催化劑為三乙胺。

6.根據權利要求2所述的MOF基層狀復合質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟2)包括：將MOF納米片制成MOF納米片分散液；MOF納米片分散液通過抽濾、旋涂、沉積或靜電霧化的方法形成膜，得到MOF納米片層狀膜；

MOF納米片分散液的濃度為0.1-5g/L；抽濾的壓力為5-10MPa。

7.根據權利要求1所述的MOF基層狀復合質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟3)包括：將聚合物溶于第二溶劑制成聚合物溶液，聚合物溶液中的聚合物通過抽濾的方法引入MOF納米片層狀膜內，干燥，得到MOF基層狀復合質子交換膜；抽濾的壓力為5-10MPa。

8.根據權利要求1或7所述的MOF基層狀復合質子交換膜的制備方法，其特征在于，所述聚合物為全氟磺酸樹脂及其衍生物、磺化聚芳醚及其衍生物、磺化聚芳醚酮及其衍生物、磺化聚醚砜酮及其衍生物中的至少一種，所述聚合物溶液的濃度為0.1-20wt％。

9.采用權利要求1-8中任意一項所述的制備方法制得的MOF基層狀復合質子交換膜。

10.權利要求9所述的MOF基層狀復合質子交換膜在燃料電池中的應用。