[发明专利]磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化钛杂化膜及制备和应用

权利要求书

1.一种磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化钛杂化膜，其特征在于，该杂化膜厚度为45~80 μm，它是由磺化度为60~75%的磺化聚醚醚酮作为膜基质，其中掺杂粒径为30~60 nm的原位生成的二氧化钛球，二氧化钛球与磺化聚醚醚酮的质量比为0.01~0.15。

2.一种按权利要求1所述的磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化钛杂化膜制备方法，其特征在于包括以下过程：

1）磺化聚醚醚酮的溶液制备：

将聚醚醚酮颗粒溶于质量浓度为98%的硫酸中，配制成质量浓度为14~18%的聚醚醚酮硫酸溶液，于温度45~50 ^oC及匀速搅拌下进行磺化反应6~8 h，将得到的反应物沉淀于温度为5~10 ^oC的去离子水中浸泡，冲洗至中性，再经干燥后得到磺化度为60~75%的磺化聚醚醚酮；在室温及搅拌下，将磺化度为60~75%的磺化聚醚醚酮溶解到N,N-二甲基甲酰胺中，配制成质量浓度为10~14%的磺化聚醚醚酮溶液；

2）钛前驱体的预水解：

室温下，将质量浓度为60~99%的四氯化钛与去离子水、乙醇按照（0.05~0.2）:2:1的体积比混合，搅拌，预水解0.5~3 h，得到含二氧化钛的溶胶；

3）铸膜液的制备：

按照步骤2）制的溶胶中的二氧化钛与步骤1）制的溶液中的磺化聚醚醚酮的质量比为（0.01~0.15）:1，将含二氧化钛的溶胶逐滴加入到磺化聚醚醚酮溶液中，于室温下搅拌1~2 h得混合溶液，于此同时并向该混合溶液中按步骤2）所用的四氯化钛与亚氨基三亚甲基磷酸的摩尔比为（2~4）:1，加入质量浓度为0.565~2.26%的亚氨基三亚甲基磷酸的N,N-二甲基甲酰胺溶液，制得铸膜液；

4）制膜：

将步骤3）得到的铸膜液经静置脱泡、过滤，流延于干净的玻璃板上，于温度60~80 ^oC下干燥12~24 h成膜，将制得的膜浸泡于2 M的盐酸中24~48 h后，用去离子水冲洗至中性，真空干燥24 h，得到磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化钛杂化膜。

3.一种磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化钛杂化膜的应用，用作直接甲醇燃料电池质子交换膜，在温度65 ^oC饱和湿度下质子传导率为0.259~0.302 S cm^-1，甲醇渗透率为5.30~6.52×10^-7 cm² s^-1。