[发明专利]一种质子交换膜及其制备方法和应用在审
| 申请号： | 202110979596.4 | 申请日： | 2021-08-25 |
| 公开（公告）号： | CN113637203A | 公开（公告）日： | 2021-11-12 |
| 发明（设计）人： | 汝春宇;韩令海;盛夏;金守一;潘兴龙;许德超;刘颖;丁磊 | 申请（专利权）人： | 中国第一汽车股份有限公司 |
| 主分类号： | C08J5/22 | 分类号： | C08J5/22;C08L71/10;C08L87/00;H01M8/1041;H01M8/1069;H01M8/22 |
| 代理公司： | 北京远智汇知识产权代理有限公司 11659 | 代理人： | 王岩 |
| 地址： | 130011 吉林省长*** | 国省代码： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 质子 交换 及其 制备 方法 应用 | ||
1.一种质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜包括聚芳醚酮衍生物和金属有机骨架化合物；
所述聚芳醚酮衍生物的主链含有氟原子且侧链含有磺酸基；
所述金属有机骨架化合物同时包括氨基和磺酸基。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述聚芳醚酮衍生物具有式Ⅰ所示结构；
其中，R1和R2各自独立地选自C2-C10亚烷基；
优选地，所述聚芳醚酮衍生物的分子量为30000-50000g/mol。
3.根据权利要求1或2所述的质子交换膜，其特征在于，金属有机骨架化合物包括氨基-磺酸基改性的MIL-101。
4.根据权利要求1-3任一项所述的质子交换膜，其特征在于，所述金属有机骨架化合物在聚芳醚酮衍生物中的质量百分数为0.5％-5％。
5.一种权利要求1-4任一项所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将聚芳醚酮衍生物和金属有机骨架化合物混合，溶解，涂覆于基板后干燥，剥离基板，得到质子交换膜。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚芳醚酮衍生物的制备方法包括如下步骤：将式Ⅱ所示聚合物与磺酸内酯反应，得到所述聚芳醚酮衍生物；
优选地，所述反应的温度为40-90℃；
优选地，所述反应的时间为12-24h；
优选地，所述式Ⅱ所示聚合物的制备方法包括如下步骤：将式Ⅲ所示聚合物进行脱甲基反应，得到式Ⅱ所示聚合物；
优选地，所述脱甲基反应的溶剂包括氯仿和三溴化硼。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述式Ⅲ所示聚合物的制备方法包括如下步骤：将式Ⅳ和式Ⅴ所示单体进行缩聚反应，得到式Ⅲ所示聚合物；
优选地，所述缩聚反应的催化剂包括碳酸钾；
优选地，所述缩聚反应的溶剂包括二甲基亚砜；
优选地，所述缩聚反应的带水剂包括甲苯；
优选地，所述缩聚反应的温度为120-180℃；
优选地，所述式Ⅳ所示单体的制备方法包括如下步骤：将反应，得到式Ⅳ所示单体；
所述X为卤素原子；
优选地，所述反应的溶剂包括氯仿和三氯化铁的组合。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属有机骨架化合物的制备方法包括如下步骤：将2-氨基-对苯二甲酸与Cr(NO3)3·9H2O进行水热反应，形成氨基化的MIL-101，再将氨基化的MIL-101与烷基磺酸内酯进行磺酸化反应，得到含有氨基和磺酸基的金属有机骨架化合物；
优选地，所述水热反应的温度为120-200℃；
优选地，所述水热反应的时间为18-32h；
优选地，所述水热反应后还依次包括离心、回流和干燥的操作；
优选地，所述磺酸化反应的温度为80-120℃；
优选地，所述磺酸化反应的时间为18-32h；
优选地，所述磺酸化反应后还依次包括进行离心、回流、酸化和去酸化的操作。
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