[发明专利]一种含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜，其特征在于：所述含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜在140℃、相对湿度为20％条件下测试质子电导率为0.065～0.082S.cm^-1，甲醇渗透率为5.75～7.12×10^-7cm².s^-1，离子交换容量为0.55～0.76mg.mol^-1，拉伸强度为25.2～38.2Mpa，吸水率为42.6～56.6％，并且耐高温温度为200～215℃。

2.一种含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)Nafion膜的预处理：将Nafion膜浸泡在沸腾的H₂O₂溶液中处理0.5～1h，随后用去离子水清洗，清洗后继续浸泡在去离子水中加热至沸腾处理0.5～1h，然后在80℃的稀硫酸溶液中浸泡处理0.5～1h，最后用去离子水清洗处理好的Nafion膜并放在去离子水中保存；

2)含氮多膦酸基聚硅氧烷的制备：将含氮有机多膦酸溶解在去离子水中，室温下持续搅拌溶解得到0.17～0.83mol/L的膦酸溶液，然后将有机硅氧烷缓慢滴加到膦酸溶液中，并在室温下持续搅拌12～24h得到含氮多膦酸基聚硅氧烷溶液，其中含氮有机多膦酸与有机硅氧烷的磷、硅摩尔比为1:4～5：4；

3)含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜的制备：将步骤2)得到的含氮多膦酸基聚硅氧烷溶液涂覆在步骤1)所得经预处理的Nafion膜上，然后在30～50℃恒温放置12h，随后分别在100℃、120℃与150℃下热处理2h，即得到含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜。

3.根据权利要求2所述的含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜的制备方法，其特征在于步骤1)所述Nafion膜为Nafion112、Nafion115、Nafion117中的一种。

4.根据权利要求2所述的含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜的制备方法，其特征在于步骤1)所述H₂O₂溶液体积浓度为1～3％；所述稀硫酸溶液浓度为0.3～0.5mol/L。

5.根据权利要求2所述的含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜的制备方法，其特征在于步骤2)所述有机多膦酸为氨基三甲叉膦酸或乙二胺四亚甲基膦酸。

6.根据权利要求2所述的含氮多膦酸基聚硅氧烷/Nafion双层质子交换膜的制备方法，其特征在于步骤2)所述有机硅氧烷为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷或2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷。