一种亲水长侧链碱性阴离子交换膜及其制备方法技术
【技术实现步骤摘要】
一种亲水长侧链碱性阴离子交换膜及其制备方法
本专利技术涉及一种亲水长侧链碱性阴离子交换膜及其制备方法，属于阴离子交换膜
技术介绍
随着环境污染和资源短缺的情况不断恶化，清洁能源或可再生能源成为人类关注的热点。聚合物电解质膜燃料电池可将化学能直接转化为电能，被视为重要的清洁能源技术。聚合物电解质膜燃料电池包括质子交换膜燃料电池和阴离子交换膜燃料电池。质子交换膜燃料电池因其能量转化率高等优点而成为研究最成熟的燃料电池之一。相对于质子交换膜燃料电池，阴离子交换膜燃料电池由于其具有更快的燃料氧化速度、甲醇渗透率低，并且可以使用非贵金属催化剂等几个优点而迅速发展，降低了燃料电池的制作成本，有利于实现聚合物电解质膜燃料电池的大规模工业化。碱性阴离子交换膜是碱性阴离子交换膜燃料电池的核心组件之一，制备高传导率，高化学和热稳定性的膜材料，是研究者努力的方向。碱性阴离子交换膜的离子传导能力与离子交换容量(IEC)以及膜的含水量有关。高含量的离子功能基团能够提高膜的离子交换容量与离子传导能力，但是同时使阴离子交换膜的含水量增加，使膜溶胀，从而影响其机械性能。为了得到理想的膜...
【技术保护点】
一种亲水长侧链碱性阴离子交换膜，其特征在于，该亲水长侧链碱性阴离子交换膜的化学结构式为：
【技术特征摘要】
1.一种亲水长侧链碱性阴离子交换膜，其特征在于，该亲水长侧链碱性阴离子交换膜的化学结构式为：式中：R1和R2为氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、烯丙基、环己基、CH2SiMe3、CH2C6H4‐6‐N(CH3)2、CH(SiMe3)2、CH2C6H5、苯基、C6H3‐2,6‐(CH3)2、C6H3‐2,6‐(CH2CH3)2、C6H3‐2,6‐(CH(CH3)2)2、C6H3‐2,6‐(C(CH3)3)2、C6H3‐4‐CH3‐2,6‐(C(CH3)3)2、C6H3‐2,4,6‐(C(CH3)3)2或萘基，R1与R2相同或不同；X‐选自氢氧根、氯离子、溴离子、碘离子、碳酸根、硫酸根、硝酸根、磷酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、三氟乙酸根和三氟磺酸根；y为整数，为1≤y≤50；z为整数，为1≤z≤500。2.根据权利要求1所述的一种亲水长侧链碱性阴离子交换膜，其特征在于，所述的R1为甲基，R2为氢，X‐为氢氧根，y为1、2或3，z为1、2或3。3.一种亲水长侧链碱性阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)溴代物合成：在氮气保护下，将氢化锂、氢化钠或氢化钾加入溶剂1中，充分搅拌后加入聚乙二醇单甲醚化合物，反应2‐24h后，将得到的溶液加入到α,ω‐二溴化合物中，充分搅拌，在60‐200℃条件下反应8‐50h；然后将得到的反应液进行抽滤、水洗、干燥、减压蒸馏精制，得到无色透明液体，即溴代物；其中，氢化锂、氢化钠或氢化钾的物质的量与聚乙二醇单甲醚化合物的物质的量相同，氢化锂、氢化钠或氢化钾的物质的量与聚乙二醇单甲醚化合物的物质的量之比为1：3‐5；(2)含有亲水长侧链咪唑类化合物的合成：在氮气保护下，将咪唑基团的锂盐、钠盐或钾盐溶于溶剂1中，加入步骤(1)中得到的溴代物，溴代物的物质的量是咪唑基团的锂盐、钠盐或钾盐的0.5‐1倍，室温反应24‐72h后，将得到的反应液进行抽滤、水洗、干燥，之后用柱层析分离法提纯，得到黄色透明液体，即亲水长侧链咪唑类化合物；(3)亲水长侧链碱性阴离子交换膜的制备：用溶剂2溶解氯甲基化聚砜，配制成w/v浓度为3％‐10％的溶液，再加入步骤(2)中合成的亲水长侧链咪唑类化合物，亲水长侧链咪唑类化合物的加入量是氯甲基化聚砜中氯甲基物质的量的1.5‐2倍，在60‐100℃条件下反应6‐24h，反应结束后，用试剂3析出，并在该试剂中洗涤3‐5次，放置于真空和40‐60℃条件下干燥24h，得到聚合物；将得到的聚合物溶解于溶剂2中，配置成浓度为w/v＝2％‐20％的铸膜液，采用溶液浇铸法将铸膜液置于玻璃平板上，在40‐200℃下烘干12‐96h后，从玻璃平板上将膜揭下，置于浓度为0.2mol/L‐5mol/L的碱液中浸泡48h，进行离子交换，用去离子水洗至中性，得到亲水长侧链碱性阴离子交换膜；所述的步骤(1)中溶剂1为苯、甲苯、邻...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘昱，张启东，贺高红，焉晓明，王庭昀，许小伟，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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