[发明专利]一种表面负载石墨炔的双极膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面负载石墨炔的双极膜及其制备方法，其结构包括阳离子交换膜层和阴离子交换膜层，在阳离子交换膜层和阴离子交换膜层的外侧表面上分别负载一层石墨炔层。制备方法为：将石墨炔稀溶液用吸附、涂层、电泳方法固定在双极膜两侧表面，晾干制成。本发明制备的双极膜，采用石墨炔负载于双极膜两侧，能够阻止电解液中的Na+、Cu²+、Cl‑、SO₄²‑、C₆H₆、CCl₄通过，防止电解液污染双极膜，但可以透过水分子，有利于促进双极膜中间界面层水解离，另外本发明制备的双极膜，采用石墨炔负载于双极膜两侧，石墨炔良好的导电性能有利于降低双极膜水解离电压，节约了能耗。

技术领域

本发明涉及一种双极膜，尤其是一种表面负载石墨炔的双极膜及其制备方法。

背景技术

双极膜是由阳离子交换膜层、阴离子交换膜层和中间界面层组成，在直流电场作用下，中间界面层的水发生解离，生成氢离子和氢氧根离子并分别进入阴、阳极室。双极膜中间界面层水解离效率的大小是度量双极膜性能优越性的关键因素之一，因此，提高中间界面层水解离效率就尤为重要。在双极膜水解离装置中，双极膜通常被机械地固定在阴、阳极室之间，很容易引起双极膜受力不均而变形，导致双极膜的工作寿命缩短。另外，在双极膜水解离过程中产生大量的氢离子和氢氧根离子，使得阴、阳极室的pH会不断变化，这就要求双极膜能在不同pH范围的电解液中工作。而且电解液中含有大量的盐离子，有机物等有害物质，极易对双极膜造成污染，导致双极膜性能下降。

发明内容

本发明主要针对现有技术中双极膜水解离效率低、水解离电压大，双极膜的工作寿命短，容易被电解液污染等缺点，提供一种表面负载石墨炔的双极膜及其制备方法。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：

一种表面负载石墨炔的双极膜，包括阳离子交换膜层和阴离子交换膜层，在阳离子交换膜层和阴离子交换膜层的外侧表面上分别负载一层石墨炔层。

作为本发明的一种优选实施方式，本发明所述的石墨炔是由CaC₂和PhBr₆共轭连接形成的具有二维平面网络结构的全碳高分子，具有三角形原子孔，单原子厚的网状纤维结构,其有效孔径为

本发明表面负载石墨炔的双极膜的制备方法，将石墨炔稀溶液用涂层、电泳方法固定在双极膜两侧表面，晾干制成

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明制备的双极膜，采用石墨炔负载于双极膜两侧，能够阻止电解液中的Na+、Cu²+、Cl-、SO₄²-、C₆H₆、CCl₄通过，防止电解液污染双极膜，但可以透过水分子，有利于促进双极膜中间界面层水解离。

2、本发明制备的双极膜，采用石墨炔负载于双极膜两侧，石墨炔良好的导电性能有利于降低双极膜水解离电压，节约了能耗。

3、本发明制备的双极膜，采用石墨炔负载于双极膜两侧，使得双极膜不与电解液直接接触，避免了电解液中盐离子，有机物等有害物质对双极膜造成污染，导致双极膜性能下降。

4、本发明制备的双极膜，采用坚实的石墨炔层负载于双极膜两侧，不仅提高了双极膜的化学稳定性，而且其杨氏模量、拉升强度等机械性能也获得提高。

5、本发明制备的双极膜，采用石墨炔负载于双极膜两侧，化学性能稳定的碳材料石墨炔能够适应不同pH范围的电解液，有利于延长双极膜的工作寿命。