[发明专利]具有原位功率调节光开关的阴离子交换膜及制备方法

权利要求书

1.一种具有原位功率调节光开关的阴离子交换膜，其特征在于，所述具有原位功率调节光开关的阴离子交换膜，采用具有含氮侧基的二芳烯作为支链与交联基团，用紫外或可见光进行二芳烯支链的结构调节，从而实现离子交换基团共轭体系大小与交联基团柔性的可逆调节；通过紫外线照射离子交换膜，二芳烯交联基团转化为闭环态，与所连接的功能化基团形成大共轭体系，提供较强的离子传导率，适用于工作体系为质子交换膜燃料电池与全钒液流电池。

2.根据权利要求1所述具有原位功率调节光开关的阴离子交换膜，其特征在于，所述二芳烯支链分子包括吡啶二芳烯、咪唑二芳烯及其衍生物。

3.一种具有原位功率调节光开关的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）使用十氟苯噁二唑和二烯丙基双酚A作为单体，选择二甲基乙酰胺作为溶剂，选择氟化钾作为催化剂；经室温反应后，加入过量去离子水中得到基础聚合物；具体制备是将2-5mmol的十氟苯噁二唑和2-5mmol二烯丙基双酚A混合，加入三口烧瓶中，再加入10-16mmol氟化钾和20-30mL的二甲基乙酰胺，经室温反应7-9小时，加入过量去离子水中得到基础聚合物；

2）使用N-溴代琥珀酰亚胺作为溴化试剂，1，2-二氯乙烷作为溶剂，将基础聚合物完全溶解于1，2-二氯乙烷中，加热至75-95摄氏度回流后加入N-溴代琥珀酰亚胺4-10mmol，与引发剂偶氮二异丁腈0.02g-0.08g，反应回流3h，将反应液倒入过量去离子水得到溴化聚合物；

3）将溴化聚合物完全溶解入二甲基甲酰胺中，加入二吡啶基二芳烯4-10mmol，室温搅拌10h后加入过量溴甲烷，倒至玻璃板上于60摄氏度浇筑成膜即得到带有吡啶基原位光开关的阴离子交换膜。

4.根据权利要求3所述具有原位功率调节光开关的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述二吡啶基二芳烯是将25g戊二酰氯加入200ml二氯甲烷中，加入过量无水三氯化铝48g,0℃下搅拌半个小时后，向烧瓶中缓慢滴加含有32.3ml的5－氯－2－甲基噻吩的二氯甲烷溶液，继续反应（温度不变）8个小时后，使温度自然升至室温，加入50ml冰水终止反应，所得固体用95％乙醇水溶液重结晶两次；在氮气保护下，取锌粉7.8g放入精制后的四氢呋喃150ml中，在冰浴下注射四氯化钛4.33ml,搅拌均匀后，加热回流1小时后，避光情况下把上步目标产物的四氢呋喃溶液100ml24小时内滴加到烧瓶中，继续反应24小时后，加入40％的碳酸钾溶液40ml终止反应，减压旋蒸去掉四氢呋喃后用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸镁干燥过夜，然后粗产品95％乙醇水溶液重结晶；将0.54g(1.65mmol)氯二芳烯，0.4g（3.29mmol）对羟甲基苯硼酸溶于20ml四氢呋喃中，加入碳酸钠0.7g水溶液20ml.加热回流，加入四苯基膦钯或三苯基膦钯0.2g(3%mol/mol)，回流15h；所得粗产品用柱色谱分离，石油醚/乙酸乙酯梯度洗淋得到二吡啶基二芳烯。