[发明专利]聚多巴胺修饰的中空金属有机骨架改性的聚合物杂化质子交换膜及其制备

权利要求书

1.一种聚多巴胺修饰的中空金属有机骨架改性的聚合物杂化质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将金属盐和配体加入反应溶剂中，超声使它们充分溶解，形成前驱体溶液；接着，将所述前驱体溶液在5～100℃的条件下进行搅拌反应1～74h，然后分离产物，并将分离得到的产物用沸点不高于80℃的低沸点溶剂清洗，干燥后得到相应的金属有机骨架；

其中，所述金属盐为过渡金属盐、镧系金属盐中的一种或几种的混合；所述配体为芳香羧酸化合物、含氮杂环化合物中的一种或几种的混合；

(2)将所述步骤(1)得到的金属有机骨架置于酸的水溶液中刻蚀1～200min，然后分离产物，并将分离得到的产物用沸点不高于80℃的低沸点溶剂清洗，干燥后得到中空金属有机骨架；

(3)将所述步骤(2)得到的中空金属有机骨架放入pH为7～12的盐酸多巴胺的缓冲溶液中，在10～80℃的条件下搅拌1～48h，然后分离产物，并将分离得到的产物用去离子水清洗，冷冻干燥后得到聚多巴胺修饰的中空金属有机骨架；

(4)将所述步骤(3)得到的聚多巴胺修饰的中空金属有机骨架，加入至磺酸化聚合物溶液中，超声处理，得到均匀分散的铸膜液；接着，利用所述铸膜液形成膜材料，干燥后，再依次经过双氧水溶液、酸和去离子水浸泡处理，即可得到聚多巴胺修饰的中空金属有机骨架改性的聚合物杂化质子交换膜；

其中，所述步骤(2)中，所述酸为单羟基苯甲酸、双羟基苯甲酸、三羟基苯甲酸、单宁酸中的一种或几种的混合；所述酸的水溶液的浓度为0.1～30g/L。

2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷溶液；所述盐酸多巴胺的缓冲溶液中盐酸多巴胺的浓度为0.05～4g/L。

3.如权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述盐酸多巴胺的缓冲溶液中盐酸多巴胺的浓度为0.08～3.2g/L。

4.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述酸的水溶液的浓度为1～10g/L。

5.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述金属盐和所述配体的摩尔比为1:7～1:1。

6.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述反应溶剂为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、CH₃OH、C₂H₅OH中的一种或几种的混合。

7.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和所述步骤(2)中，所述低沸点溶剂均为CH₃OH、C₂H₅OH、CHCl₃、CH₂Cl₂、CH₃Cl、丙酮、丁酮中的一种或几种的混合。

8.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述磺酸化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、磺化聚醚砜或磺化聚酰亚胺的均相溶液中的一种；所述磺酸化聚合物溶液的浓度为1wt％～40wt％；

利用所述铸膜液形成膜材料，具体是将所述铸膜液涂覆成膜；

所述干燥是将所述膜材料置于50～80℃烘箱中，升温至110～150℃，接着再保持12～36h。

9.如权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述升温的升温速率小于0.5℃/min。

10.如权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述升温的升温速率为0.1～0.5℃/min。