[发明专利]一种纳米复合质子交换膜及其制备方法和应用

权利要求书

1. 一种纳米复合质子交换膜，其特征在于，所述的纳米复合质子交换膜为磺化聚醚醚酮和聚多巴胺修饰的氧化石墨烯纳米复合质子交换膜。

2.如权利要求1所述的纳米复合质子交换膜，其特征在于，膜中磺化聚醚醚酮与聚多巴胺修饰的氧化石墨烯的质量比例为100:2.5-10，磺化聚醚醚酮的磺化度为60-68%。

3.如权利要求1或2所述的纳米复合质子交换膜，其特征在于，所述纳米复合质子交换膜的厚度为60-70μm。

4.权利要求1所述纳米复合质子交换膜的制备方法，其特征在于，氧化石墨烯经聚多巴胺修饰，然后与磺化聚醚醚酮共混制备纳米复合质子交换膜。

5.如权利要求4所述的纳米复合质子交换膜的制备方法，其特征在于，氧化石墨烯经聚多巴胺修饰的过程为：将氧化石墨烯加入pH值为7.5-9.5的多巴胺水溶液中，充分混合后分离干燥得到聚多巴胺修饰的氧化石墨烯。

6.如权利要求5所述的纳米复合质子交换膜的制备方法，其特征在于，多巴胺水溶液的浓度为2.0-8.0 mg/mL，1 g氧化石墨烯加入到20-40 mL的多巴胺水溶液中。

7.如权利要求4所述的纳米复合质子交换膜的制备方法，其特征在于，配制聚多巴胺修饰的氧化石墨烯的二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺溶液，后加入磺化聚醚醚酮并充分混合获得铸膜液，磺化聚醚醚酮与聚多巴胺修饰的氧化石墨烯的质量比为100：2.5-10；磺化聚醚醚酮与二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺的质量比为1:8-10。

8.如权利要求4所述的纳米复合质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：

1）将氧化石墨烯加入pH 值为8.5的多巴胺水溶液中，室温充分搅拌后，离心、去离子水洗涤、60℃干燥得到聚多巴胺修饰的氧化石墨烯，多巴胺水溶液浓度为2.0 mg/mL，1 g氧化石墨烯加入20 mL多巴胺水溶液中；

2）将聚多巴胺修饰的氧化石墨烯加入二甲基甲酰胺中，在室温下超声处理1 h并充分搅拌；再将磺化聚醚醚酮加入到上述二甲基甲酰胺溶液中，继续搅拌得到铸膜液；磺化聚醚醚酮与聚多巴胺修饰的氧化石墨烯的质量比为100：2.5-10；磺化聚醚醚酮与二甲基甲酰胺的质量比为1：8-10；

 3）铸膜液流延在玻璃板上，先60℃下干燥12h，后升温至80℃继续干燥12 h得到纳米复合质子交换膜。

9.权利要求1-3所述纳米复合质子交换膜在高温无水条件质子交换膜燃料电池中应用。