[发明专利]一种掺杂、双交联全氟离子交换膜

权利要求书

1.一种掺杂、双重交联全氟离子交换膜，其特征在于：此膜以全氟离子交换树脂为基体并具有三嗪环交联结构，且交联结构上的酸性基团与加入的高价金属化合物进行物理键合形成交联，从而具有双重交联网络结构，并添加了作为辅助质子传导物质的无机掺杂物；

所述全氟离子交换树脂是由四氟乙烯、一种或几种含酸性交换基团的全氟烯单体和一种或几种含交联位点的含氟烯单体共聚形成，或一种或多种上述共聚物的混合物；

所述含酸性交换基团的全氟烯单体具有下式(A)或(B)所示的结构：

CF₂＝CFO[CF₂CF(CF₃)]_fO(CF₂)_gSO₃H

f＝0或1；g＝2～4的整数    (A)

CF₂＝CFO(CF₂)₃PO₃H₂       (B)

所述含交联位点的含氟烯单体具有式(X)所示的结构：

其中，Y₅为CN；

a’、b’、c’独立地为0或1，但a’+b’+c’≠0；

X₁为F；n’为0或1；

R_f5、R_f6独立地为全氟烷基，所述交联网络结构具有如下通式(I)的交联桥：

其中所述辅助质子传导物质选自氧化物、正磷酸盐和缩聚磷酸盐、多酸、多酸盐、硅酸盐、硫酸盐、亚硒酸盐或砷化物；

所述高价金属化合物中的金属元素选自下列元素之一或组合：W、Ir、Y、Mn、Ru、V、Zn或La元素；且

所述高价金属化合物选自这些金属元素的最高价态和中间价态的硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐或醋酸盐中的一种或组合复盐；

或选自这些金属元素的最高价态和中间价态的环糊精、冠醚、乙酰丙酮、EDTA、DMF或DMSO的络合物；

或选自这些金属元素的最高价态和中间价态的氢氧化物；

或选自这些金属元素的最高价态和中间价态的具有钙钛矿结构的氧化物；所述具有钙钛矿结构的氧化物为Ca_0.6La_0.27TiO₃、La_(1-y)Ce_yMnO₃或La_0.7Ce₀₁₅Ca_0.15MnO₃，其中y＝0.1～0.4。

2.如权利要求1所述的离子交换膜，其特征在于：R_f5、R_f6独立地为C₁-C₅的全氟烷基。

3.如权利要求1或2所述的离子交换膜，其特征在于：所述辅助质子传导物质选自：SiO₂、ZrO₂、TiO₂、BPO₄、Zr₃(PO₄)₄、Zr(HPO₄)₂、H₃PW₁₂O₄₀、CsHSO₄、CsH₂PO₄、H-丝光沸石、H-蒙脱石、HZr₂(PO₄)₃、Ce(HPO₄)₂、Ti(HPO₄)₂或Zr₂H(P₃O₁₀)₂中的一种或几种。

4.如权利要求1或2所述的离子交换膜，其特征在于：所述高价金属化合物负载在辅助质子传导物质上。

5.如权利要求1或2所述的离子交换膜，其特征在于：所述高价金属化合物选自这些金属元素的最高价态和中间价态的硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐或醋酸盐中的一种或组合复盐。