[发明专利]一种含羧基的磺化聚芳醚酮砜/Im-Uio-66-AS复合的质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种含羧基的磺化聚芳醚酮砜与Im-Uio-66-AS共混的复合型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、金属有机框架Im-Uio-66-AS组成，其中，为了探讨本发明中复合质子交换膜的最优配置，将金属有机框架的重量百分比设定为 0%、1%、2%、3%、4%。

2.根据权利要求1所述的一种含羧基的磺化聚芳醚酮砜与Im-Uio-66-AS共混的复合型质子交换膜，其特征在于，聚合物基质为含羧基的磺化聚芳醚酮砜，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 的甲基氢醌，c mol 的4,4’-二氟二苯酮，d mol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^oC带水回流4~6小时后放掉带水剂，将温度升至180^oC，反应15小时后得到粘稠物，出料于1M HCL中，产物即为含羧基的磺化聚芳醚酮砜，其中，a+b=c+d。

3.根据权利要求2所述的一种含羧基的磺化聚芳醚酮砜与共混的复合型质子交换膜，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所述的含羧基的磺化聚芳醚酮砜与Im-Uio-66-AS共混的复合型质子交换膜，其特征在于，所述的金属有机框架Im-Uio-66-AS，其制备方法如下：

步骤一：制备所需MOFs的模板Uio-66-NH₂：称取240 mg ZrCl₄，186 mg 2-氨基对苯二甲酸（BDC-NH₂），溶解于DMF（60 ml）中，然后将得到的混合溶液转移到反应釜中，在120^oC下反应48小时，后自然冷却，得到淡黄色的固体，将其用DMF和甲醇做进一步的离心处理，然后浸入甲醇中过夜，后离心干燥，得到杂质较少的 Uio-66-NH₂；

步骤二：称取0.69 g步骤一中得到的淡黄色固体Uio-66-NH₂，0.11 g 2-磺基对苯二甲酸单钠（BDC-SO₃Na），溶解于DMF（30 ml）中，然后加入CH₃COOH（3 ml），随后将混合溶液转移至100 ml的单口烧瓶中，将混合物于120^oC下回流24小时，回流24小时之后，将黄色产物用DMF和甲醇做进一步的离心处理，然后浸入甲醇中过夜，后离心除去液体，80^oC真空干燥，得到黄色的固体，即 Uio-66-AS；

步骤三：称取67.3 mg的咪唑-2-羧醛溶解于CH₃CH₂OH（30 ml）中，然后称取235 mg步骤二中获得的Uio-66-AS添加到溶液中，随后将混合溶液转移至100 ml的单口烧瓶中，将混合物于80^oC下加热回流24小时，回流24小时之后，将产物用CH₃CH₂OH做进一步的离心处理，80^oC下真空干燥12小时，得到Im-Uio-66-AS。

5.根据权利要求1所述的一种含羧基的磺化聚芳醚酮砜与Im-Uio-66-AS共混的复合型质子交换膜，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：将含羧基的磺化聚芳醚酮砜配置为铸膜液基质；

步骤二：添加Im-Uio-66-AS于步骤一的铸膜液基质中，均匀共混 ；

步骤三：将步骤二中获得的铸膜液用流延法得到所需的复合型质子交换膜。