The invention relates to a method for preparing functionalized graphene oxide polybenzimidazole crosslinked membrane and crosslinked membrane components including polybenzimidazole homopolymer, modified graphene oxide and phosphoric acid; the preparation method is: four yuan with a dicarboxylic acid and aromatic amine as raw material monomer in poly P acid as reaction medium, in 150 220 DEG C and nitrogen protection reaction under the conditions of 5 30 h, obtained homopolymer polybenzimidazole, prepared polybenzimidazole homopolymer in two dimethyl sulfoxide, N, has good solubility of N dimethyl acetamide, phosphoric acid, two sulfuric acid and methanesulfonic acid as solvent; preparation of graphene oxide by using modified Hummers method (GO) powder by silane coupling agent (KH560) modified graphene oxide, obtained functionalized graphene oxide (KH560 GO); functional graphene oxide was prepared by the (KH560 GO) As the crosslinking agent, and through the preparation of polybenzimidazole homopolymer crosslinking reaction between the imidazole ring and KH560 GO in the epoxy group, prepared with excellent mechanical properties and alcohol resistance polybenzimidazole crosslinked membrane; the crosslinked membrane immersed in phosphoric acid solution (50 in 85%) 6 24 h low phosphoric acid doped polybenzimidazole crosslinked membrane can meet the field of high temperature fuel cells, sensors and other requirements.
【技术实现步骤摘要】
一种功能化氧化石墨烯制备聚苯并咪唑交联膜的方法
本专利技术涉及一种功能化氧化石墨烯制备聚苯并咪唑交联膜的方法,以硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯为交联剂制备了一种高性能的聚苯并咪唑交联膜,可用于聚合物膜燃料电池中(包括PEMFC,DMFC),也可用于高温电解、传感器等领域,还可用于固体酸催化剂领域,属于化工材料
技术介绍
聚苯并咪唑具有极高的耐热性能、优异的高温力学性能、极好的化学稳定性、良好的介电性能和纺丝、成膜性能。在宇航、微电子等领域得到了广泛的应用。上世纪90年代中期,人们发现聚苯并咪唑经磷酸掺杂后在高温质子交换膜燃料电池领域有着潜在的应用前景,因此,近年来这类材料受到了人们极大的关注。然而,聚苯并咪唑应用于高温质子交换膜燃料电池时,磷酸的掺杂水平必须尽可能的高,才能保证高的质子导电率,但这会导致膜力学强度的丧失和燃料的渗透,同时,高的磷酸掺杂会导致膜在使用时磷酸泄露问题,不仅腐蚀电极材料,而且降低膜的质子电导率,降低电池的整体性能。为了在磷酸掺杂水平较低时,解决膜的力学强度和泄露问题,可通过对膜进行交联处理,同时引入具有较好阻隔能力的填料。近年来,石墨烯因具有特殊结构和性能,逐渐成为国际科学研究的热点。这种单层碳原子厚度的二维碳材料具有卓越的导热导电性、超大的比表面积、良好的化学稳定性、低热膨胀系数以及优异的力学性能。氧化石墨烯作为其衍生物,引入各种含氧基团,包括羟基、羧基、环氧基等,不仅具有石墨烯的各种优良特性,更可经由各种与含氧官能团的反应而改善自身性质。硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯含有丰富环氧基团,可与聚苯并咪唑中的咪唑基团交联制备含 ...
【技术保护点】
一种功能化氧化石墨烯制备聚苯并咪唑交联膜的方法,其特征在于它是由基体材料聚苯并咪唑(PBI)、功能化氧化石墨烯和磷酸构成,且功能化氧化石墨烯的质量为PBI质量的1‑25 wt%,每重复单元的磷酸掺杂量为1‑5。
【技术特征摘要】
1.一种功能化氧化石墨烯制备聚苯并咪唑交联膜的方法,其特征在于它是由基体材料聚苯并咪唑(PBI)、功能化氧化石墨烯和磷酸构成,且功能化氧化石墨烯的质量为PBI质量的1-25wt%,每重复单元的磷酸掺杂量为1-5。2.如权利要求1所述的聚苯并咪唑交联膜,其特征在于所述的功能化氧化石墨烯是通过硅烷偶联剂(KH560)与氧化石墨烯分散液偶联而成。3.如权利要求1所述的聚苯并咪唑交联膜,其特征在于包括如下步骤:以二元酸及芳香四元胺为单体原料制备聚苯并咪唑均聚物,将聚苯并咪唑均聚物溶于溶剂中制成溶液;以改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并将氧化石墨烯与硅烷偶联剂偶联,得到功能化氧化石墨烯;将功能化氧化石墨烯加入聚苯并咪唑均聚物溶液中,充分搅拌分散均匀,于80-100℃下流延成膜,升温至150℃交联得到聚苯并咪唑交联膜,将膜浸泡在磷酸(50-85%)中6-24h,得...
【专利技术属性】
技术研发人员:暴宁钟,张洋,顾小芳,
申请(专利权)人:江南石墨烯研究院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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