[發明專利]一種含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202110447648.3
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113185738A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 徐晶美;任佳會;陳璇;巨盟池;雷錦軒;趙鵬云;孟令鑫;王哲
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08L81/06;C08L87/00;H01M8/083
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種燃料電池用含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜，其特征在于，該陰離子交換膜由含氨基的聚芳醚酮砜和陽離子型D-UiO-66-NH₂構成，其中，聚合物和陽離子型D-UiO-66-NH₂的質量比為1:0.005~0.02。

2.根據權利要求1所述的一種含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜，其特征在于，所述的含氨基的聚芳醚酮砜，其制備方法如下：

將雙酚單體、4，4-二氟二苯酮、氨基單體加入到三口燒瓶中混合均勻，隨后加入成鹽劑、帶水劑和溶劑到上述三口燒瓶中，攪拌均勻升溫反應，帶水回流4-6h后放掉帶水劑，繼續升溫反應得到含氨基的聚芳醚酮砜。

3.根據權利要求2所述的一種含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜，其特征在于，所述的雙酚單體為烯丙基雙酚A、烯丙基雙酚S中的一種，成鹽劑為無水碳酸鉀，帶水劑為甲苯，所述的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、環丁砜中的一種。

4.根據權利要求1所述的一種含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜，其特征在于，所述的陽離子型D-UiO-66-NH₂，其制備方法如下：

步驟一、將氨基對苯二甲酸、2,5-吡啶二羧酸以及四氯化鋯加入到DMF（N，N-二甲基甲酰胺）中，加入乙酸作為礦化劑，室溫下攪拌后轉移到聚四氟乙烯內襯的反應釜中，加熱反應后待反應釜冷卻到室溫，將所得溶液離心洗滌得到淡黃色固體；

步驟二、在合成前，使用DMF和CHCl₃對所得MOF進行客體交換激活，隨后將晶體分別浸泡在DMF和CHCl₃中回流并定期更換新的溶劑, 將活化后的D-UiO-66-NH₂浸入CH₃I/DMF混合溶液中，最后真空加熱，所得溶液用DMF洗滌，真空干燥得到陽離子型D-UiO-66-NH₂。

5.根據權利要求1所述的一種含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟一、將含氨基的聚芳醚酮砜配置為含氨基的聚芳醚酮砜溶液；

步驟二、將咪唑單體加入到步驟一所得溶液中攪拌數小時，將陽離子型金屬有機框架（D-UiO-66-NH₂）加入到步驟一所得溶液中，制備鑄膜液；

步驟三、將步驟二所得鑄膜液鋪膜得到含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜。

6.根據權利要求5所述的一種含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一種含氨基的聚芳醚酮砜溶液的配制方法為：將聚合物加入到溶劑中，室溫下攪拌數小時得到聚芳醚酮砜溶液，其中溶劑為N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中的一種。

7.根據權利要求5所述的一種含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述的步驟二中鑄膜液的制備方法為：將咪唑單體加入到聚合物溶液中攪拌至完全溶解，將陽離子型金屬有機框架（D-UiO-66-NH₂）加入到聚芳醚酮砜溶液中，超聲分散4小時，繼續攪拌3天，加入BPO引發劑攪拌溶解得到鑄膜液，其中咪唑單體為1-烯丙基咪唑、1-乙烯基咪唑、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑中的一種，BPO為過氧化苯甲酰，陽離子型金屬有機框架的添加含量為聚合物質量的0.5%-2%。

8.根據權利要求5所述的一種含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟三中具體方法為：

將鑄膜液延流在干凈的玻璃板上，在80℃下干燥48小時脫膜，隨后泡堿處理24小時，然后用去離子水清洗，得到含氨基的聚芳醚酮砜/陽離子型金屬有機框架陰離子交換膜。