[发明专利]改性碳纳米管与PVDF杂化制备阴离子交换膜的方法

权利要求书

1.一种由改性碳纳米管与PVDF杂化制备的阴离子交换膜，其特征在于，该阴离子交换膜由包括以下组分及重量百分比的原料制成：

改性碳纳米管                 0.1-10；

PVDF                           5-35；

氯甲基苯乙烯                     1-20；

二乙烯苯                         1-20；

有机溶剂                        25-85；

甲基丙烯酸缩水甘油酯              5-45；

聚乙烯吡咯烷酮               0.01-1；

过氧化苯甲酰                   0.01-3。

2.根据权利要求1所述的一种由改性碳纳米管与PVDF杂化制备的阴离子交换膜，其特征在于，该阴离子交换膜由包括以下组分及重量百分比的原料制成：

改性碳纳米管                     1；

PVDF                          15；

氯甲基苯乙烯                    6；

二乙烯苯                        4；

有机溶剂                       53；

甲基丙烯酸缩水甘油酯            20；

聚乙烯吡咯烷酮                  0.5；

过氧化苯甲酰               0.5。

3.根据权利要求1或2所述的一种由改性碳纳米管与PVDF杂化制备的阴离子交换膜，其特征在于，所述的改性碳纳米管改性前为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，单壁碳纳米管或多壁碳纳米管的直径为0.4-50nm，长度为10-10000nm。

4.根据权利要求1或2所述的一种由改性碳纳米管与PVDF杂化制备的阴离子交换膜，其特征在于，所述的有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺。

5.一种改性碳纳米管与PVDF杂化制备阴离子交换膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)对碳纳米管进行改性处理，得到改性碳纳米管；

(2)将改性碳纳米管加入到有机溶剂中，超声分散，得到含改性碳纳米管的溶液；

(3)将PVDF分批边搅拌边加入到含改性碳纳米管的溶液中，随后加入氯甲基苯乙烯、二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙烯吡咯烷酮及过氧化苯甲酰，将混合液搅拌均匀后超声处理，然后磁力搅拌，密闭，避光静置，脱泡，得铸膜液；

(4)在室温下，将铸膜液在玻璃板上流延成膜，静置5-10min后，对玻璃板加热，然后室温下冷却后，将玻璃板浸入乙醇水溶液中，待膜从玻璃板上脱落后，将膜风干，得到基膜；

(5)基膜季胺化处理：在室温下将步骤(4)所得的基膜放入三甲胺水溶液中浸渍，然后用去离子水反复清洗，即得改性碳纳米管与PVDF杂化制备的阴离子交换膜。

6.根据权利要求5所述的一种改性碳纳米管与PVDF杂化制备阴离子交换膜的方法，其特征在于，步骤(1)所述的对碳纳米管进行改性处理具体包括以下步骤：

(a)将碳纳米管加入到浓硝酸与浓硫酸按体积比3∶1配成的混酸溶液中，超声40min；

(b)将步骤(a)所得溶液在90℃下水浴回流1h，冷却到室温，用去离子水稀释后用0.22μm的滤纸抽滤，抽滤后用去离子水反复洗涤过滤的碳纳米管，直至滤液pH值为中性；

(c)将过滤后的碳纳米管在90-100℃条件下干燥20h，然后研磨成粉末，得到改性碳纳米管。

7.根据权利要求5所述的一种改性碳纳米管与PVDF杂化制备阴离子交换膜的方法，其特征在于，步骤(2)所述的超声分散的时间为1-2h；步骤(3)中超声处理的时间为1-2h，磁力搅拌的时间为3-5h，避光静置的时间为1-2d。

8.根据权利要求5所述的一种改性碳纳米管与PVDF杂化制备阴离子交换膜的方法，其特征在于，步骤(4)中对玻璃板加热的温度为70-90℃，加热的时间为1-3h，步骤(4)所述的乙醇水溶液的质量浓度为0-30％。