一种含梳形侧链的酚酞基阴离子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含梳形侧链的酚酞基阴离子交换膜及其制备方法，可用于碱性燃料电池。本发明专利技术的阴离子交换膜的材料为含梳形侧链的酚酞基聚芳醚类聚合物，其特点是在酚酞结构单元上接枝了含柔性长碳链的咪唑离子基团。其制备过程主要包括：(1)酚酞基聚芳醚类聚合物的合成；(2)聚合物的溴化改性；(3)含梳形侧链的酚酞基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，具备高含水率以及低溶胀率特性，克服了现有阴离子交换膜高含水率、高电导率及低溶胀率不可兼得的缺点。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】
一种含梳形侧链的酚酞基阴离子交换膜及其制备方法
本专利技术属于碱性燃料电池领域，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技术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，被视为第四代发电技术。燃料电池作为一种清洁高效的可再生能源转换装置，具有高效率、高能量密度、环境友好、携带方便等优点，在过去的十年中受到了广泛的关注。在各种类型的燃料电池中，碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)因其具有氧化还原反应速度快，使用非贵金属催化剂的潜力而受到人们的特别关注，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(AEMs)是AEMFCs的关键组件，起着传导OH-离子及阻隔燃料渗透的作用，决定着燃料电池的性能优劣。近年来的研究表明，构建亲/疏水微相分离结构是形成连续离子传输通道和提高离子电导率的有效策略。微相分离可以在嵌段型(离子交换基团位于嵌段主链上)和侧链型AEMs(离子交换基团接枝在侧链上)中实现。由于大部分阴离子交换膜是基于普通无规型聚合物，这种普通无规型的阴离子交换膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含梳形侧链的酚酞基阴离子交换膜，其特征在于：其分子结构式如下所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种含梳形侧链的酚酞基阴离子交换膜，其特征在于：其分子结构式如下所示：



其中，x＝0～1，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所述的含梳形侧链的酚酞基阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：包括：
1)酚酞基聚合物的合成：将1份的邻甲苯酚酞、x份的具有Ar1结构的二卤单体以及1-x份的具有Ar2结构的二卤单体，在氮气保护、相当于邻甲苯酚酞2.5～3倍摩尔量的无水碳酸钾、及甲苯的存在下，溶解于极性非质子溶剂，先在135～145℃反应3～5h，再升温到150～170℃反应16～24h，停止反应，冷却至室温后用醇水溶液沉淀、过滤、洗涤、干燥，即得到酚酞基聚合物；
2)溴化聚合物的合成：将步骤1)得到的酚酞基聚合物溶解于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，加入具有R结构的咪唑功能化试剂，并在40～50℃反应24～48h，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；将所述固态膜浸入碱液中48～72h进行离子交换，再用水充分洗涤，得到含梳形侧链的酚酞基阴离子交换膜。


3.根据权利要求2所述的含梳形侧链的酚酞基阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述具有Ar1结构的二卤单体包括4,4'-二氯二苯砜、4,4'-二氯二苯甲酮、4,4'-二氯二苯基甲烷、4,...

【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