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一种Nafion与Cu-BDC复合质子交换膜及其制备方法和应用技术

技术编号:41286821 阅读:32 留言:0更新日期:2024-05-11 09:35
本发明专利技术属于水解制氢反应技术领域,具体为一种Nafion与Cu‑BDC复合质子交换膜及其制备方法和应用。本发明专利技术首先在Nafion薄膜上采用特定参数原子层沉积ZnO纳米薄膜,然后通过水热反应将沉积ZnO纳米薄膜的Nafion薄膜分别在硝酸锌和对苯二甲酸有机配体溶液中反应合成Cu‑BDC薄膜,形成Nafion薄膜与Cu‑BDC薄膜紧密结合的复合质子交换膜;该复合质子交换膜,均匀,离子扩散导电通路稳定;具有优异的析氢性能,在10mA cm<supgt;‑2</supgt;下84mV的过电位,58mV dec<supgt;‑1</supgt;的Tafel斜率,以及在1.0M NaOH电解质中的良好稳定性;可以用于水解析氢反应的催化电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水解制氢反应,具体涉及一种复合质子交换膜及其制备方法和应用。


技术介绍

1、氢气由于其零碳排放和高能量密度,被视为满足日益增长的能源需求的有前途的新能源。目前的制氢技术包括煤气化、蒸汽重整和水电解。相比之下,由于室温反应、选择性氢气和氧气生产以及环境友好的氢源(水),利用电催化剂刺激析氢反应(her)是未来氢气生产最有前途和最有效的方法。因此,具有高活性和低her过电位的电催化剂对于促进缓慢的her动力学特别重要。到目前为止,pt族贵金属是最有效的her电催化剂,在酸性溶液中表现出接近零的过电位。然而,其稀缺性和高昂的成本严重限制了其在商业上的广泛应用。

2、金属有机骨架(mofs)是由过渡金属簇和相应的有机骨架组成的三维长程有序纳米晶体。mofs由于其良好的性能,如极高的比表面积、丰富的多孔性和良好的热稳定性,是高效电催化剂的理想材料。cu-bdc是mofs一个重要的亚类,由cu离子和bdc骨架组成,cu离子的多种价态使her反应容易发生。然而,cu-bdc的不良导电性限制了对her的性能。cu-bdc在质子交换膜(nafion本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种Nafion与Cu-BDC复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,实现Cu-BDC薄膜与Nafion薄膜紧密结合;具体步骤为:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述DMF、乙醇和去离子水的质量浓度比例为(10~20):(0.5~3):1。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一溶液中硝酸锌浓度为4~20mmol/L,第二溶液中对苯二甲酸浓度为2~10mmol/L。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述第一溶液中硝酸锌浓度与第二溶液中对苯二甲酸浓度比例为(1~3):1。

5.根据权利要求1所述...

【技术特征摘要】

1.一种nafion与cu-bdc复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,实现cu-bdc薄膜与nafion薄膜紧密结合;具体步骤为:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述dmf、乙醇和去离子水的质量浓度比例为(10~20):(0.5~3):1。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一溶液中硝酸锌浓度为4~20mmol/l,第二溶液中对苯二甲酸浓度为2~10mmol/l。

4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄高山肖志家赵哲王金龙梅永丰
申请(专利权)人:复旦大学
类型:发明
国别省市:

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