[发明专利]一种侧链型磺化聚芳醚酮砜/ZIF-67@GO复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与ZIF-67@GO共混的质子交换膜及其制备方法，其特征在于，该复合型质子交换膜由含羧基的磺化聚芳醚酮砜、烷基长侧链及金属有机框架ZIF-67@GO组成，其中，为了探讨本发明中复合质子交换膜的最优配置，将ZIF-67@GO的重量百分比设定为 0%、0.5%、1%、2%、3%。

2.根据权利要求1所述的一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与ZIF-67@GO共混的质子交换膜，其特征在于，主链是含羧基与双键的磺化聚芳醚酮砜，其制备方法如下：在氮气保护下，将a mol 含羧基的双酚单体，b mol 的双酚单体，c mol 的4,4’-二氟二苯酮，dmol的4,4’-磺化二氯二苯砜加入三口烧瓶中混合均匀，之后加入成盐剂、带水剂和溶剂到上述三口烧瓶中，在110~140℃带水回流4~6小时后放掉带水剂，将温度升至175℃，反应5.5小时后得到含羧基与双键的磺化聚芳醚酮砜，其中，a+b=c+d。

3.根据权利要求2所述的一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与ZIF-67@GO共混的质子交换膜，其特征在于，所述的含羧基的双酚单体为4-羧基苯基对苯二酚；双酚单体为双酚A、双酚S、六氟双酚A、酚酞、四甲基联苯二酚或叔丁基对苯二酚中的一种；成盐剂为无水碳酸钾；带水剂为甲苯；溶剂为环丁砜。

4.根据权利要求1所述的一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与ZIF-67@GO共混的质子交换膜，其特征在于，所述的金属有机框架ZIF-67@GO，其制备方法如下：

步骤一：（1）称取0.465mmol六水合硝酸钴，将其溶解于0.9ml去离子水中；（2）称取氧化石墨烯5mg，将其溶解于10ml去离子水中，溶解后超声一小时；（3）称取2-甲基咪唑2.01mmol，将其溶解于6ml去离子水中；（4）将（1）溶液缓慢滴加至（2）中，搅拌30分钟；（5）将（3）中的溶液缓慢滴加至（4）中，在35℃下剧烈搅拌6小时；

步骤二：离心反应器中的混合溶液，分离得到紫色固体，用去离子水和甲醇洗涤三次，以除去产物中残留下来的杂质，在真空烘箱中80℃下真空干燥24小时，得到紫色晶体。

5.根据权利要求1所述的一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与ZIF-67@GO共混的质子交换膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：将含有羧基与双键的磺化聚芳醚酮砜配置为铸膜液基质；

步骤二：添加ZIF-67@GO于步骤一中的铸膜液，均匀共混；

步骤三：引入含有磺酸基团的长侧链于步骤二中的溶液，完成铸膜液的配制；

步骤四：将步骤三中获得铸膜液用流延法得到所需的复合型质子交换膜。

6.根据权利要求5所述的一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与ZIF-67@GO共混的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中铸膜液基质的配制方法为：

将含有羧基与双键的磺化聚芳醚酮砜加入到溶剂中，含有羧基与双键的磺化聚芳醚酮砜溶液的质量体积浓度为0.03g/ml，按比例配制好的铸膜液基质于室温下搅拌24小时；其特征在于所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜中的一种。

7.根据权利要求5所述的一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与ZIF-67@GO共混的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中铸膜液的制备方法为：将ZIF-67@GO加入到步骤一中所得的铸膜液中，先超声分散4小时，之后继续室温搅拌48小时，使其充分混合均匀，为了获得最佳方案，ZIF-67@GO的重量百分比为0%、0.5%、1%、2%、3% 。