【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜电极，具体涉及一种金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、金属有机框架（metal-organic frameworks，mofs）材料是一种由金属离子或金属氧簇与桥联有机配体通过配位键自组装形成的一种多孔结晶材料，最初，mofs作为多孔材料被主要应用在吸附、分离、催化、传感、药物传输等领域。随着对mofs结构和应用研究的不断深入，mofs被认为是一种极具应用前景的新型质子传导材料，一方面是由于mofs结构具备较强的可设计性，可以通过对骨架结构的设计来引入具备高传导性的基团，而且通过孔道的表面修饰，可以引入特定结构的质子载体，结合有序的孔道分布构筑质子传输通道；另一方面，mofs具有明确、可重现的晶态结构特征，为质子传导机理的深入研究提供了可能，而且易于实现结构与性能间的可控制备研究，使可控制备和功能化导向制备成为可能。迄今为止，大量具备较高质子传导能力的mofs材料相继报道，其具有高稳定性，制备过程简单、且传导性高的特点。而将高传导性的mofs材料与聚合物基体相结合，制备高性能的mofs-聚合物质子交换膜（pems）策略，为制备价格低廉、制造过程简单、稳定性好且性能优良的新型质子交换膜开辟了新的途径。
2、在mofs-聚合物质子交换膜的制备过程中，如何有效提升mofs材料在有机聚合物基体中的分散性，同时利用mofs多孔特征构筑定向有序的传输通道，是利用高传导性mofs提升传导性能的关键。除此之外，如何制备出兼具高传导性、高机械性能的mofs-聚合物质子交换膜仍面临很
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足之处，本专利技术提出了一种金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜及其制备方法和应用，其将具有丰富官能团和定向有序孔道的金属-有机框架材料添加到聚合物基体中并使其均匀分布，以利用其丰富的活性位点和定向有序孔道促进质子传导，同时其丰富官能团与聚合物之间可形成有效化学作用，提高膜的稳定性和机械性能，且本专利技术制备工艺简便，适宜工业化生产。
2、为实现上述技术方案，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其包括聚合物基体及在聚合物基体中均匀分布的金属-有机框架材料纳米颗粒。
4、进一步地，所述聚合物基体和金属-有机框架材料纳米颗粒的质量百分数之比为99:1~90:10。
5、进一步地，所述聚合物基体为h型全氟磺酸树脂、磺化聚醚醚酮中的一种或两种。
6、进一步地，所述金属-有机框架材料纳米颗粒是通过金属化合物和有机配体反应制得。其具体是将金属化合物和有机配体溶解在溶剂中，在120-180℃下水热处理26小时，之后将沉淀物离心收集，用乙醇洗涤多次后真空干燥制得。
7、更进一步地，所述金属化合物为硝酸镍、乙酸镍、硫酸镍、氯化镍、硝酸锰、乙酸锰、氯化锰中的一种或几种。
8、更进一步地，所述有机配体为2,5-二羟基对苯二甲酸。
9、更进一步地，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺与乙醇、去离子水的混合溶液，其三者体积比为15:1:1。
10、进一步地，所述金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜的厚度为10~50微米。
11、所述金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜的制备方法，是将聚合物基体和金属-有机框架材料纳米颗粒在溶剂中均匀溶解分散，之后将所得混合液转移到模具上刮平，经挥发溶剂后得到所述金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜。
12、进一步地，所述溶剂为n,n-二甲基乙酰胺。
13、进一步地，溶剂挥发是在80-120℃下、真空干燥条件中进行。
14、所述金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜可用于电解水制氢。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、（1）本专利技术以比表面积大、官能团丰富的金属-有机框架材料作为添加物，能够与聚合物基体形成较强的物理化学作用，有效提高膜的机械性能。
17、（2）本专利技术制备的金属-有机框架材料具有定向有序孔道和丰富的磺酸、含氧官能团，能够有效促进质子传导，有效提高复合膜的电化学性能。
18、（3）本专利技术制备方法采用常规加热和搅拌设备即可，其操作简便，适宜工业化生产。
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1.一种金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：包括聚合物基体及在聚合物基体中均匀分布的金属-有机框架材料纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：所述聚合物基体和金属-有机框架材料纳米颗粒的质量百分数之比为99:1~90:10。
3.根据权利要求1或2所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：所述聚合物基体为H型全氟磺酸树脂、磺化聚醚醚酮中的一种或两种。
4.根据权利要求1或2所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：所述金属-有机框架材料纳米颗粒是通过金属化合物和有机配体反应制得。
5.根据权利要求4所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：所述金属化合物为硝酸镍、乙酸镍、硫酸镍、氯化镍、硝酸锰、乙酸锰、氯化锰中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：所述有机配体为2,5-二羟基对苯二甲酸。
7.根据权利要求1所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交
8.一种如权利要求1-7任一项所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜的制备方法，其特征在于：将聚合物基体和金属-有机框架材料纳米颗粒在溶剂中均匀溶解分散，之后将所得混合液转移到模具上刮平，经挥发溶剂后得到所述金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜。
9.一种如权利要求1-7任一项所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜在电解水制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：包括聚合物基体及在聚合物基体中均匀分布的金属-有机框架材料纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：所述聚合物基体和金属-有机框架材料纳米颗粒的质量百分数之比为99:1~90:10。
3.根据权利要求1或2所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：所述聚合物基体为h型全氟磺酸树脂、磺化聚醚醚酮中的一种或两种。
4.根据权利要求1或2所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：所述金属-有机框架材料纳米颗粒是通过金属化合物和有机配体反应制得。
5.根据权利要求4所述的金属-有机框架材料复合聚合物质子交换膜，其特征在于：所述...
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