[发明专利]一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，使用金属离子与有机相进行复合，形成金属-有机配体，之后使用HCl对金属-有机配体进行掺杂，形成无机酸复合型金属-有机配体，具体制备方法为：

（1）称取8-13重量份金属硫酸盐、14-19重量份的1%-2.5%浓度的稀盐酸、8-10重量份乙二胺溶剂、15-30重量份低沸点有机溶剂、30-45份聚合物溶液和0.1-2重量份添加剂、去离子水适量；

（2）将金属硫酸盐加入去离子水中，加入添加剂，保持匀速搅拌，配置为金属硫酸盐溶液，然后加入乙二胺溶剂，在室温下搅拌，使两种液体充分混合，得到混合溶液A；

（3）将所述混合溶液A升温至110-150 ℃，大气压力下，通入硫化氢气体进行热处理，其中硫化氢气体的流速为22.4L/小时，进行溶剂热反应4-6小时，直至溶剂完全蒸发，得到反应产物，将所得产物用低沸点溶剂清洗，然后在30-140℃的真空烘箱中干燥0.5-3h，即得固态胶状金属-有机配体；

（4）将步骤（3）中制备的金属-有机配体加入有机分散溶剂进行球磨分散，形成浆体状，之后将浆体置于所述稀盐酸溶液中浸泡48h，过滤,得到浸泡后的粉末；

（5）向所述聚合物溶液中加入所述粉末，并超声使其分散均匀得到混合溶液B，将该混合溶液B涂覆成膜后置于50-80 °C烘箱中，升温至110-150 °C，压延成型，然后再保持12-36h，即得到所需的质子交换膜。

2.根据权利要求1所述的一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述金属硫酸盐包括硫酸铜、硫酸锡、硫酸镓、硫酸铟的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述低沸点有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、丁酮中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液为全氟磺酸树脂、磺化聚醚醚酮、磺化聚苯并咪唑或磺化聚酰亚胺的均相溶液中的一种，所述的聚合物溶液的浓度为1 wt% - 40 wt%。

5.根据权利要求1所述的一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述添加剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、四氢呋喃、吡咯烷酮、二甲亚砜中的一种或几种的混合溶剂。

6.根据权利要求1所述的一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）在加入所述乙二胺溶剂前，采用保护性气体，进行除氧处理，得到相对惰性的环境；其中，所述保护性气体为氮气、氩气、氦气、氖气中的一种或几种的组合。

7.根据权利要求1所述的一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述球磨分散的有机溶剂为常用有机分散剂十二烷基苯磺酸钠，CTAB,PEG,CPB,op-10,吐温80，CMC中的一种，所述球磨时间为6-8h。

8.根据权利要求1所述的一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，升温速率小于0.5℃/min。

9.一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的方法制备而成，所述质子交换膜以金属-有机硫族化合物闭环材料为骨架材料，氯离子吸附在金属-有机硫族化合物配体表面，所述复合型质子交换膜的厚度为0.1-1.5mm。

10.如权利要求9所述的一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜，其特征在于，所述金属-有机配体骨架的孔径范围在5.4nm-3.2μm调控。