磺化聚芳醚砜聚合物及磺化聚芳醚砜类阳离子交换膜的制备方法及其应用技术

技术编号:8127933 阅读:185 留言:0更新日期:2012-12-26 23:16
本发明专利技术公开了一种磺化聚芳醚砜聚合物及磺化聚芳醚砜类阳离子交换膜的制备方法及其应用,其中磺化聚芳醚砜类阳离子交换膜是通过磺化聚芳醚砜聚合物制备而来,并将其应用于微生物燃料电池中;本发明专利技术合成工艺简单,得到的阳离子交换膜具有结构均一,导电率高,稳定性好,使用寿命长等优点,膜在微生物燃料电池中的应用性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源领域,特别是一种磺化聚芳醚砜聚合物及磺化聚芳醚砜类阳离子交換膜的制备方法及其应用。
技术介绍
随着社会的发展和资源的短缺,新能源的开发和利用已经成为了热点,同时也是ー种迫切的需求。微生物燃料电池(MFC)是利用微生物在降解有机物过程中,将化学能直接转化成电能的ー种装置。它可以将废水中的有机污染物转变成电能,并同时处理废水,这不仅降低污水处理厂的运行费用,而且实现了废物的资源化。在常见双室MFC中,分离膜不仅用来分隔阳极室和阴极室以阻止氧气向阳极室扩 散,同时作为载体实现质子的有效传递并阻止电子通过,其性能好坏对MFC的产电性能影响极大。目前用于MFC的商业化分离膜有阳离子型、阴离子型和非离子型三类,但这些膜本身的开发和生产并非以MFC应用为目的,在MFC应用中显示了较多的缺陷。如全氟磺酸质子交换膜(如Nafionll7,DuPont)由于具有较高的电导率和优异的化学稳定性,在MFC中得到了广泛的应用。但该类膜的价格昂贵(约1400美元/m2),离子交换容量(ionic exchangecapacity, IEC)较低(0. 91mequiv/g),电池内阻较大,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磺化聚芳醚砜聚合物的制备方法:其特征在于:阳离子聚合物具有聚芳醚砜主链结构、离子交换基团为磺酸基;其制备方法包括以下步骤:将干燥的磺化芳族二卤代物、芳族二卤代物和芳族二元酚溶解于非质子型有机溶剂,形成15?25%w/v浓度溶液,加入相对于羟基摩尔数过量10%?30%的碳酸钾,加入无水甲苯作为共沸带水剂,在110?160oC反应4?6小时,然后升温至165?190oC反应4?12小时;经分离、洗涤及干燥后,得到磺化聚芳醚砜聚合物;在聚合反应中,磺化芳族二卤代物与芳族二卤代物的摩尔数之和与芳族二元酚的摩尔数相等;磺化芳族二卤代物单体具有如下结构:;式中,X为F或Cl;M为H,Na或K;芳族二卤...

【技术特征摘要】
1.一种磺化聚芳醚砜聚合物的制备方法其特征在于阳离子聚合物具有聚芳醚砜主链结构、离子交換基团为磺酸基;其制备方法包括以下步骤 将干燥的磺化芳族ニ齒代物、芳族ニ齒代物和芳族ニ元酚溶解于非质子型有机溶剤,形成15-25%w/v浓度溶液,加入相对于羟基摩尔数过量10%-30%的碳酸钾,加入无水甲苯作为共沸带水剂,在110-160°C反应4-6小时,然后升温至165-190°C反应4_12小时;经分离、洗涤及干燥后,得到磺化聚芳醚砜聚合物; 在聚合反应中,磺化芳族ニ卤代物与芳族ニ卤代物的摩尔数之和与芳族ニ元酚的摩尔数相等; 磺化芳族ニ卤代物単体具有如下结构2.根据权利要求I所述的磺化聚芳醚砜聚合物的制备方法,其特征在于在步骤一中,磺化芳族ニ卤代物与芳族ニ卤代物的摩尔比为3:7 6:4。3.根据权利要求I所述的磺化聚芳醚砜聚合物的制备方法,其特征在于非质子型极性有机溶剂为ニ甲亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-ニ甲基こ酰胺或N,N-ニ甲基甲酰胺中的ー种或几种的混合。4.ー种磺化聚芳醚砜类阳离子交換膜的制备方法,其特征在于阳离子聚合物具有聚芳醚砜主链结构、离子交換基团为磺酸基;其制备方法包括以下步骤 步骤ー将干燥的磺化芳族ニ齒代物、芳族ニ齒代物和芳族ニ元酚溶解于非质子型有机...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈守文胡朝霞房世超冉冬琴王鹏娟毕慧平杨慧王飞龙樊松鸽武艺
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:

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