一种三聚氯氰交联和吡啶封端的交联聚联苯哌啶鎓氢氧根离子交换膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供涉及新材料领域，尤其是涉及一种三聚氯氰交联和吡啶封端的交联聚联苯哌啶鎓氢氧根离子交换膜及其制备方法与应用。本发明专利技术主要通过采用联苯与N‑甲基‑4‑哌啶酮在超酸催化下生成线型聚芳基哌啶；然后加入碘甲烷，制备季胺化的聚芳基哌啶鎓；随后加入三聚氯氰即可获得具有残余卤代基的交联聚芳基哌啶鎓溶液；采用溶液浇筑法即可制膜；最后，将膜浸泡在封端剂吡啶中，吡啶与三聚氯氰残余的氯代基反应，即可获得兼具高稳定性和高OH‑电导率的氢氧根离子交换膜。该方法操作简单，有产业化前景。此外，该膜可应用于碱水和纯水电解，且具有较为优异的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新材料领域，尤其是涉及一种三聚氯氰交联和吡啶封端的交联聚联苯哌啶鎓氢氧根离子交换膜及其制备方法与应用。

技术介绍

1、氢氧根离子交换膜水电解技术，是指水分子在阴极获得电子后，被解离成h2和oh-；oh-迁移到膜的另一侧，给出电子后，生成o2和h2o；如此在膜两侧分别生产氢气和氧气，从而获得高纯绿氢的技术。其电解效率主要受制于催化剂和氢氧根离子交换膜(aem)。aem通常由含阳离子基团的聚合物组成，主要起隔绝膜两侧气体和传导oh-的作用，直接影响了绿氢的制备效率与纯度。虽然氢氧根离子交换膜水电解技术具有显著优势。但是，氢氧根离子交换膜水电解技术仍处于发展的初期阶段，主要源于aem受稳定性与oh-电导率间的trade-off掣肘。

2、目前，线型无醚聚芳烷哌啶鎓被证明是一种耐碱稳定性好的aem材料。比较典型的有聚联苯哌啶鎓，通过改变联苯的苯环数量和连接方式等，可有效调节分子链间自由体积，从而调控oh-电导率(σoh-)；另外，在分子链中引入具有内部微孔的联二萘或螺环等，σoh-可增长～23.9％；然后，通过在分子链中引入具有较大侧基和本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种聚合物，其特征在于，结构通式如式I所示：

2.根据权利要求1所述聚合物，其特征在于，式I中，所述Ar1为二联苯、三联苯或四联苯；

3.一种氢氧根离子交换膜，其特征在于，包括权利要求1或2所述聚合物；

4.一种聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：利用聚芳基哌啶制备季铵化的聚芳基哌啶鎓(优选为部分季铵化的聚芳基哌啶鎓)，再采用具有三官能度的交联剂交联，然后加入封端剂进行反应；

5.一种氢氧根离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括权利要求4所述聚合物的制备方法；

6.根据权利要求5所述氢氧根离子交换膜的制备方法，其特征...

【技术特征摘要】

1.一种聚合物，其特征在于，结构通式如式i所示：

2.根据权利要求1所述聚合物，其特征在于，式i中，所述ar1为二联苯、三联苯或四联苯；

3.一种氢氧根离子交换膜，其特征在于，包括权利要求1或2所述聚合物；

4.一种聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：利用聚芳基哌啶制备季铵化的聚芳基哌啶鎓(优选为部分季铵化的聚芳基哌啶鎓)，再采用具有三官能度的交联剂交联，然后加入封端剂进行反应；

5.一种氢氧根离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括权利要求4所述聚合物的制备方法；

6.根据权利要求5所述氢氧根离子交换膜的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海辉，邓国雄，丁力，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：