[发明专利]具有类石墨烯结构的离子传导膜及制备和应用

权利要求书

1.一种具有类石墨烯结构的离子传导膜的制备方法，其特征在于：将不带电荷的不溶于水的高分子树脂、带电荷的不溶于水的高分子树脂、电中性的溶于水的高分子树脂溶于有机溶剂中，混合均匀后蒸发溶剂成膜；

溶剂挥发成膜过程中，带电荷的不溶于水的高分子树脂与电中性的溶于水的高分子树脂发生相互作用，诱导电中性的溶于水的高分子树脂均匀聚集重排，待溶剂挥发完全后，将其浸于水中，去除均匀聚集重排的电中性的溶于水的高分子树脂后，得到具有类石墨烯结构的离子传导膜；

所述具有类石墨烯结构的离子传导膜采用如下步骤制备：

（1）将不带电荷的不溶于水的高分子树脂中一种或两种以上、带电荷的不溶于水的高分子树脂中的一种或两种以上、电中性的溶于水的高分子树脂中的一种或两种以上溶解在有机溶剂中，在温度为10～100 ℃下充分搅拌5～60 h制成共混均匀溶液；

（2）将步骤（1）制备的共混溶液倾倒在无纺布基底或直接倾倒在玻璃板上，挥发溶剂0～60秒，然后在40～200 ℃温度下蒸干溶剂成膜；溶剂挥发成膜过程中，带电荷的不溶于水的高分子树脂与电中性的溶于水的高分子树脂发生相互作用，诱导电中性的溶于水的高分子树脂均匀聚集重排，待溶剂挥发完全后，将其浸于水中，去除均匀聚集重排的电中性的溶于水的高分子树脂后，得到具有类石墨烯结构的离子传导膜；膜的厚度在20～500 μm之间；

其中带电荷的不溶于水的高分子树脂与电中性的溶于水的高分子树脂的浓度的比例在0.1-5之间；

不带电荷的不溶于水的高分子树脂占总高分子树脂的30 wt%-50 wt%；不带电荷的不溶于水的高分子树脂与带电荷的不溶于水的高分子树脂的浓度比例在0.5-2之间；

所述的不带电荷的不溶于水的高分子树脂为聚砜类、聚醚酮类、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚中的一种或两种以上；

带电荷的不溶于水的高分子树脂为磺化或羧酸化聚砜、磺化或羧酸化聚酰亚胺、磺化或羧酸化聚苯并咪唑、季铵化氯甲基化聚砜、季磷化氯甲基化聚砜中的一种或两种以上；

电中性的溶于水的高分子树脂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的具有类石墨烯结构的离子传导膜的制备方法，其中，所述的类石墨烯结构的片层厚度范围为5 nm~100 nm。

3.按照权利要求1所述的具有类石墨烯结构的离子传导膜的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为二甲基亚砜（DMSO）、N,N’-二甲基乙酰胺（DMAC）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N,N’-二甲基甲酰胺（DMF）、四氢呋喃（THF）中的一种或二种以上。

4.根据权利要求1所述的具有类石墨烯结构的离子传导膜的制备方法，其特征在于：

步骤（2）中蒸干溶剂成膜的温度为40～80 ℃；得到的具有类石墨烯结构的离子传导膜，膜的厚度为30～120 μm。

5.一种权利要求1-4任一所述制备方法制备获得的具有类石墨烯结构的离子传导膜。

6.一种权利要求5所述的具有类石墨烯结构的离子传导膜在液流电池中的应用。

7.按照权利要求6所述的应用，其特征在于：用于液流电池中，所述的液流电池包括全钒液流电池、锌铁液流电池、锌/铈液流电池、钒/溴液流电池或铁/铬液流电池。