[发明专利]一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将含Mg²⁺、Al³⁺、尿素和乙二醇的混合溶液进行水热反应得花状水滑石；

(2)利用硅烷偶联剂对花状水滑石进行表面处理，得到硅烷偶联剂接枝的花状水滑石；

(3)将硅烷偶联剂接枝的花状水滑石的分散液与季铵化壳聚糖溶液和聚乙烯醇溶液在交联剂的存在下混合得到铸膜液；

(4)铸膜液经溶液浇铸、干燥、冷却、揭膜、离子交换，即得花状水滑石复合碱性聚电解质膜。

2.如权利要求1所述的一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，Mg²⁺+Al³⁺的总摩尔浓度为0.1～0.4mol/L，Mg²⁺：Al³⁺：尿素的摩尔比为2：1：6～18。

3.如权利要求2所述的一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，水热反应温度120～180℃，水热反应时间1～24h；将水热反应得到的花状水滑石清洗多次，100℃干燥。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中进行表面处理包括将花状水滑石的分散液与硅烷偶联剂进行搅拌反应；花状水滑石在乙醇溶液中经超声分散得其分散液；乙醇溶液中的去离子水：乙醇体积比为1～4；花状水滑石与硅烷偶联剂的比例为100mg/mL～1000mg/mL。

5.如权利要求4所述的一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为十二基二甲基[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵、3-[三甲氧基硅基]丙基二甲基十八烷基氯化铵、四乙酸二甲基(3-三甲氧基硅基丙基)铵3-三乙氧基硅基丙基三甲基氯化铵中的任意一种。

6.如权利要求1-3任一项所述的一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)硅烷偶联剂接枝的花状水滑石超声分散在无水乙醇得其分散液；硅烷偶联剂接枝的花状水滑石的质量与无水乙醇的体积比例为1mg/mL～5mg/mL；交联剂为戊二醛。

7.如权利要求6所述的一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜的制备方法，其特征在于，所述季铵化壳聚糖的季铵化取代度为20～50％，季铵化壳聚糖溶液由季铵化壳聚糖溶解0.5wt ％的醋酸溶液中得到，季铵化壳聚糖溶液的浓度为1wt％～4wt％，聚乙烯醇的浓度为1wt％～5wt％，季铵化壳聚糖与聚乙烯醇的质量比例为18～3：2。

8.如权利要求7所述的一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜的制备方法，其特征在于，所述花状水滑石分散液与季铵化壳聚糖+聚乙烯醇的质量比为1～30:100，季铵化壳聚糖与聚乙烯醇的质量比例为18～3:2，季铵化壳聚糖+聚乙烯醇：戊二醛的质量比为100:1～10。

9.一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜，其特征在于：其由如权利要求1～8任意一项所述的一种花状水滑石复合碱性聚电解质膜的制备方法制备。

10.如权利要求9所述的花状水滑石复合碱性聚电解质膜在制备碱性聚电解质燃料电池中的应用。