一种掺杂胍基功能化石墨烯的复合阴离子交换膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺杂胍基功能化石墨烯的复合阴离子交换膜及其制备方法，属于膜技术领域。所述复合阴离子交换膜是一种有机‑无机复合膜，无机相为胍基功能化石墨烯，有机相为侧链带有大量胍基官能团的含氟丙烯酸酯聚合物。本发明专利技术制备的复合阴离子交换膜具有较高的离子电导率，良好的化学稳定性和热稳定性，优异的尺寸稳定性和机械性能，用于直接甲醇燃料电池时，有良好的阻醇性能。

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂胍基功能化石墨烯的复合阴离子交换膜及制备方法
本专利技术属于膜
，特别是涉及一种掺杂胍基功能化石墨烯的有机-无机复合阴离子交换膜及其制备方法。
技术介绍
阴离子交换膜是一种碱性电解质，由于对阴离子具有选择透过性作用，因此也被称为阴离子选择透过性膜。阴离子交换膜应用广泛，它是混合物分离、提纯装置以及电化学组件中的关键材料之一，在氯碱工业、水处理工业、重金属回收、湿法冶金以及电化学工业等领域都起着重要的作用。近年来，随着新型化学电源的发展，阴离子交换膜作为电池隔膜在液流储能电池、碱性阴离子交换膜燃料电池、新型超级电容器等方面的应用也得到了越来越多的关注和研究。作为碱性阴离子交换膜燃料电池的核心材料，理想的阴离子交换膜应满足以下几个要求：1）有较高的离子电导率；2）良好的耐碱性、耐热稳定性；3）良好的机械性能及尺寸稳定性。现阶段，已报道的阴离子交换膜，普遍存在着离子电导率较低、耐碱性和耐热性差等问题。而具有较高电导率的膜，一般都有较高的含水率和离子交换容量。但含水率过高，又导致膜过度溶胀，尺寸稳定性变差，机械性能和耐碱性降低，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂胍基功能化石墨烯的复合阴离子交换膜，其特征在于，所述复合阴离子交换膜包含有机相和无机相，所述无机相为胍基功能化的石墨烯，所述有机相为侧链带有胍基官能团的含氟丙烯酸酯聚合物，该聚合物的活性基团为四甲基苄胍，所述复合阴离子交换膜经过目标阴离子溶液浸泡后，聚合物侧链上的四甲基苄胍化合物含目标阴离，所述目标阴离子为Cl

【技术特征摘要】
1.一种掺杂胍基功能化石墨烯的复合阴离子交换膜，其特征在于，所述复合阴离子交换膜包含有机相和无机相，所述无机相为胍基功能化的石墨烯，所述有机相为侧链带有胍基官能团的含氟丙烯酸酯聚合物，该聚合物的活性基团为四甲基苄胍，所述复合阴离子交换膜经过目标阴离子溶液浸泡后，聚合物侧链上的四甲基苄胍化合物含目标阴离，所述目标阴离子为Cl-、Br-、HCO3-、I-、CO32-、SO3H-、OH-、SO42-中的任一种。


2.如权利要求1所述的一种掺杂胍基功能化石墨烯的复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）胍基功能化石墨烯的制备：取一反应器，加入四甲基胍和氧化石墨烯，加热，密封进行胍基功能化反应一段时间，冷却，洗涤至中性，干燥后得到的产物即为胍基功能化的石墨烯；
（2）四甲基苄胍的合成：取四甲基胍置于反应器中，然后加入卤化苄，在室温下搅拌，反应一段时间后过滤混合物，得到的滤液先用乙醚溶解，再用水洗涤多次，然后干燥，蒸发除去溶剂，产物即为四甲基苄胍；
（3）氯甲基化含氟聚合物的制备：在反应器中加入含氟丙烯酸酯单体、含卤化苄基官能团单体、溶剂、引发剂，在惰性气体的保护下，在一定温度下回流反应一段时间，得到的产物经沉淀、洗涤、干燥后，得到侧链上有卤化苄基官能团的含氟丙烯酸酯聚合物；
（4）胍基功能化含氟聚合物的制备：将步骤（3）所得到的含氟丙烯酸酯聚合物溶解在有机溶剂中，配制成聚合物溶液，再加入步骤（2）得到的四甲基苄胍，在一定温度下搅拌反应一段时间，得到胍基功能化含氟聚合物溶液；
（5）胍基功能化石墨烯的掺杂及复合膜的成膜：将步骤（4）所得到的聚合物溶液，加入步骤（1）得到的胍基功能化的石墨烯，搅拌、超声分散，用相转化法浇铸成复合阴离子交换膜，干燥后备用；
（6）转型处理：将步骤（5）所得到的复合阴离子交换膜经过目标阴离子溶液浸泡后，聚合物侧链上的四甲基苄胍化合物含目标阴离子。


3.根据权利要求2所述的一种掺杂胍基功能化石墨烯的复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述氧化石墨烯的制备方法为：将反应器置于冰水浴中，加入硫酸/磷酸混合液、石墨粉、高锰酸钾，搅拌均匀后，在40-80℃下搅拌反应10-28小时，冷却至室温，再加水和过氧化氢，直至反应物变为亮黄色的固体，用稀盐酸洗涤后再用水反复洗涤至中性，干...

【专利技术属性】
技术研发人员：方军，俞生生，魏东伟，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：福建;35