一种混合基质型阴离子膜及其制备方法技术

一种混合基质型阴离子膜及其制备方法，属于电池膜材料领域。阴离子膜以羟胺化亲水改性的聚合物材料为基底，掺杂负载有季铵盐的共价有机骨架材料。制备时先后进行共价有机骨架材料的单体制备及聚合、聚合物的羟胺化亲水改性、共价有机骨架材料与羟胺化改性聚合物均匀混合及延流成膜，最后经过碱处理得阴离子交换膜。本发明专利技术的共价有机骨架材料中负载有季铵基团，能够有效提高离子传导率；共价有机骨架的多孔结构能够增加膜内自由体积以促进氢氧根传递，其刚性骨架能够显著抑制膜内溶胀；羟胺基团能够提高膜的亲水性，促进良好水合离子通道的形成，同时极性的羟胺基团能够促进聚合物与共价有机骨架材料间的相容性；阴离子膜具有较好的尺寸稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种混合基质型阴离子膜及其制备方法
本专利技术属于电池膜材料领域，涉及一种混合基质型阴离子膜及其制备方法。
技术介绍
作为一种新型清洁高效可控的能源转化装置，燃料电池已受到各国广泛关注，碱性燃料电池由于其独特的优势如低催化成本、低燃料渗透等优势，在燃料电池领域日益火热。碱性阴离子交换膜便是其中的重要组件。目前，阴离子交换膜大体分为两类：均相聚电解质膜及混合基质膜。混合基质膜常通过引入功能性粒子来改善膜的机械性能、燃料渗透或离子传导能力等。然而，基于高分子与无机材料间界面作用差等原因，传统的混合基质膜往往面临着不同基质间相容性差、存在膜内缺陷等缺点。共价有机骨架(COFs)作为一种新型的有序多孔有机晶体材料，其与聚合物的相容性远优于常见的无机材料。基于其有序的孔道结构及良好的化学稳定性等优势，共价有机骨架材料在离子交换领域拥有着广阔的应用前景，目前国内外已有数篇高质量论文报道了其在质子交换领域的应用。然而在阴离子交换领域，目前仅有YushanYan等[CrystEngComm,2017,19,4905–4910]报道了一种NBS溴化接枝路线，使得共价有机骨架材料上负载有具备阴离子传导功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合基质型阴离子膜，其特征在于，其为含季铵盐的共价有机骨架材料与亲水基团改性型聚合物材料共混制备的阴离子交换膜；所述含有季铵盐的共价有机骨架材料为溴化乙锭与1,3,5‑三醛基间苯三酚进行聚合所制得，所述含有亲水基团改性的聚合物骨架为双酚A型聚砜、联苯型聚砜、聚苯醚或聚醚醚酮或聚苯乙烯。

【技术特征摘要】
1.一种混合基质型阴离子膜，其特征在于，其为含季铵盐的共价有机骨架材料与亲水基团改性型聚合物材料共混制备的阴离子交换膜；所述含有季铵盐的共价有机骨架材料为溴化乙锭与1,3,5-三醛基间苯三酚进行聚合所制得，所述含有亲水基团改性的聚合物骨架为双酚A型聚砜、联苯型聚砜、聚苯醚或聚醚醚酮或聚苯乙烯。2.一种混合基质型阴离子膜的制备方法，其特征在于，以下步骤：第一步，将苄卤化的聚合物与二乙醇胺的烷基化反应改性得到亲水改性型聚合物，其结构式如下所示：其合成方法如下：将苄卤化的聚合物溶于溶剂中配制成5wt％-15wt％的溶液，在惰性气体保护下，加入二乙醇胺，其中，聚合物中氯甲基基团与二乙醇胺的摩尔比为1:3-6；在40-100℃下反应12-48小时后，将反应混合物倒入甲醇或乙醇中沉淀，干燥得到亲水改性型聚合物；第二步，制备含有季铵盐的共价有机骨架材料，其结构式如下所示：所述的合成方法包括三种，具体步骤其分别为：第一种，溶剂热法将1,3,5-三醛基间苯三酚与溴化乙锭按照2：3的摩尔比投入厚壁耐压管中，加入均三甲苯与1,4-二氧六环的混合物及盐酸水溶液作为催化剂后，惰性气体保护下进行液氮冷冻-抽真空-融解操作并循环几次，将厚壁耐压管密封并在120℃下加热三天，待其冷却后抽滤得红色固体，以甲醇与四氢呋喃清洗后，干燥得到产物；第二种，力化学法(研磨)将1,3,5-三醛基间苯三酚与溴化乙锭按照2：3的摩尔比投入研钵中，加入1-2滴均三甲苯与1,4-二氧六环的混合物，再加入1滴盐酸水溶液作为催化剂，研磨45-90分钟，将所得固体采用甲醇与四氢呋喃清洗后，干燥得到产物；第三种，力化学法(球磨)将1,3,5-三醛基间苯三酚与溴化乙锭按照2：3的摩尔比投入球磨罐中，加入1-2滴均三甲苯与1,4-二氧六环的混合物，再加入1滴盐酸水溶液作为催化剂后，倒入球磨珠若干，匀速研磨45-90分钟，将所得固体采用甲醇与四氢呋喃清洗后，干燥得到产物；第三步，将第一步制备得到的亲水改性型聚合物与第二步制备得到的含有季铵盐的共价有机骨架材料分别溶于有机溶剂中，0.5-12小时后，再按照一定比例进行混合，超声分散2小时后得铸膜液，其中，铸膜液的质量分数为5-10wt％；所述的亲水改性型聚合物与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤祥，李旅，巩守涛，李攀月，阿克塔，马玲玲，周芮霆，贾亚斌，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21