一种含密集柔性离子串的阴离子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含密集柔性离子串的阴离子交换膜及其制备方法，可用于碱性燃料电池。该阴离子交换膜的结构特点是在包含酚酞侧基的聚合物主链结构上密集接枝了含多个离子基团的柔性离子串作为功能基团。其制备过程主要包括：(1)含四个苯甲基基团的酚酞基聚合物的制备；(2)对聚合物上的苯甲基进行溴化改性；(3)含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备。本发明专利技术制备的阴离子交换膜具有发达的离子传输通道，具备高离子电导率以及低溶胀率特性，且制备过程不使用剧毒致癌的氯甲醚试剂，在碱性燃料电池领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种含密集柔性离子串的阴离子交换膜及其制备方法
本专利技术属于膜科学与
，具体涉及阴离子交换膜及其合成方法。
技术介绍
燃料电池(FuelCell)是一种利用化学反应将储存于燃料和氧化剂中的化学能直接高效转化为电能的发电装置，具有高效率、高能量密度、环境友好、携带方便等优点，被视为第四代发电技术。目前，以阴离子交换膜(AEMs)为聚电解质的碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)因具有电池电极反应活性高、可以使用非贵金属电极催化剂、低腐蚀性等特点而备受关注，已经成为目前燃料电池领域的研究热点。其中，阴离子交换膜是AEMFCs的关键组件，起着传导OH-离子以及阻隔燃料渗透的作用，决定着燃料电池的性能优劣。近年来研究表明，良好的微相分离膜结构可以促进离子导电通道的构建，提高氢氧化物的导电性。例如，通过在嵌段共聚物亲水段掺入碱性官能团，制备的几种“块状”AEMs，这些AEMs表现出明显的亲水/疏水微相结构，具有较高的导电性。还有很多研究人员通过另一种改善微相分离的有效方法是构建“侧链型”AEMs即在侧链上接载离子导电基团，并将其与聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含密集柔性离子串的阴离子交换膜，其特征在于：其分子结构式如下所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种含密集柔性离子串的阴离子交换膜，其特征在于：其分子结构式如下所示：



其中，x＝0.1～1，至少一个R为中的一种；
Ar1选自(a)～(e)中的至少一种；Ar2选自(a)～(e)中的至少一种；





2.一种权利要求1所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：包括：
1)聚合物的合成：将x份的3,3-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)苯酞与x份的具有Ar1结构的二氟单体以等摩尔比进料，在氮气保护及相当于3,3-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)苯酞的1.5～10倍摩尔的无水碳酸钾及甲苯的存在下，溶解于极性非质子溶剂，先在140～150℃反应4～6h，再升温到160～180℃反应10～12h，之后将反应液冷却至室温；再将1-x份的酚酞与1-x份的具有Ar2结构的二氟单体以等摩尔比加入上述反应液，升高温度至140～150℃反应3～5h，再升温到160～180℃继续反应6～10h，停止反应，冷却至室温后用醇水溶液沉淀、过滤、洗涤、干燥，即得到聚合物；
2)溴化聚合物的合成：将步骤1)得到的聚合物溶解于1,1,2,2-四氯乙烷，然后加入N-溴代琥珀酰亚胺和引发剂，在84～86℃下反应4～6h，冷却后用甲醇沉淀、过滤、洗涤、干燥，得溴化聚合物；
3)阴离子交换膜的制备：将步骤2)得到的溴化聚合物溶于DMSO中，加入过量的具有R结构的季铵化试剂，并在40～50℃反应12～24h，得到铸膜液；将获得的铸膜液涂覆于基板上，加热挥发溶剂得到固态膜；再将所述固态膜浸入碱液进行离子交换24～48h，用水充分洗涤，得到含密集柔性离子串的阴离子交换膜。


3.根据权利要求2所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述具有Ar1结构的二氟单体包括4,4'-二氟二苯甲酮、4,4'-二...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖傲楠，王贞，胡鹏程，周树锋，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35