[发明专利]壳聚糖/原位两性硅-钛杂化膜及制备方法和应用

权利要求书

1.一种壳聚糖/原位两性硅-钛杂化膜，其特征在于，该杂化膜厚度为80~120 μm，它是由壳聚糖、二氧化硅和二氧化钛三部分组成，其中二氧化硅与二氧化钛的摩尔比为1:（0.5~2），填入的无机二氧化硅-二氧化钛组分与壳聚糖质量比为（0.01~0.07）:1。

2.一种按权利要求1所述的壳聚糖/原位两性硅-钛杂化膜制备方法，其特征在于包括以下过程：

1）壳聚糖溶液的制备：

在温度70~80 ^oC及搅拌下，将分子量为6×10⁵、脱乙酰度为91%的壳聚糖溶于质量浓度为2%的乙酸水溶液中，配制质量浓度为2~5%的壳聚糖乙酸溶液；

2）两性无机硅-钛溶胶的制备：

将正硅酸乙酯加入到质量浓度为5~10%的盐酸水溶液中，形成质量浓度为0.7~1.8%的正硅酸乙酯溶液，在温度30~60℃下于水解2 h，得到二氧化硅溶胶；同时，将四氯化钛加入质量分数20~50%的乙醇水溶液中，形成质量浓度为0.5~2%的四氯化钛溶液，室温下水解2h，得到二氧化钛溶胶；按二氧化硅与二氧化钛摩尔比为1:（0.5~2）将两种溶胶混合后于室温下搅拌反应3~4h；按3,4-二羟基苯丙酸与四氯化钛摩尔比为1:（0.1~0.15），向溶胶混合液中加入酸性修饰剂3,4-二羟基苯丙酸，置于室温下螯合反应1h；按3-氨丙基三甲氧基硅氧烷与正硅酸乙酯摩尔比为1:0.1~0.15，继续加入碱性修饰剂3-氨丙基三甲氧基硅氧烷，于30~60℃水浴反应3~5h，得到褐红色两性无机硅-钛溶胶溶液；

3）铸膜液的制备与成膜：

按步骤2）所制得的两性无机硅-钛溶胶溶液中的无机二氧化硅-二氧化钛组分之和与步骤1）所制得的溶液中的壳聚糖质量比为（0.01~0.07）:1，将步骤2）得到的两性无机硅-钛溶胶溶液缓慢的加入到步骤1）得到的壳聚糖溶液中，于室温下搅拌1~2 h，静置、铜网过滤脱泡得到铸膜液，将所得铸膜液倒在干净的玻璃板上流延，并在室温通风干燥24h成膜，将膜置于质量浓度为15~20%的硫酸水溶液中交联24h，并用去离子水洗至中性，然后将膜置于真空干燥箱内于25~40^oC干燥24 h，得到壳聚糖/原位两性硅-钛杂化膜。

3. 一种按权利要求2所述方法制备的壳聚糖/原位两性硅-钛杂化膜的应用，用作直接甲醇燃料电池的质子交换膜，其质子传导率为2.68×10^-2~4.08×10^-2 S/cm，甲醇渗透率为9.39×10^-6~7.10×10^-6 cm²/s。