[发明专利]一种多金属氧簇杂化聚电解质半互穿网络膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种多金属氧簇杂化聚电解质半互穿网络膜的制备方法，包括以具体步骤：S1:交联型多金属氧簇聚合物制备将化合物A和化合物B于有机试剂中混合均匀，加入醋酸，形成均匀混合物，将该混合物加热，待混合物冷却至室温，然后经过抽滤，洗涤，索氏提取，干燥后处理后得到交联型多金属氧簇聚合物；S2：多金属氧簇杂化聚合物电解质半互穿网络膜：将25％树脂溶液蒸干溶解在DMF溶剂中，将S1中得到的交联型多金属氧簇聚合物加入到树脂溶液中，超声30min，静置10min，随即在玻璃板上浇铸成膜，干燥后将膜揭下，依次置于3％的H₂O₂溶液，1M的H₂SO₄溶液以及去离子水中，在80℃下分别浸泡1h，最终得到多金属氧簇杂化聚合物电解质半互穿网络膜。

技术领域

本发明涉及一种多金属氧簇杂化聚电解质半互穿网络膜的制备方法，属于有机-无机杂化复合膜技术领域。

背景技术

面对全球能源短缺以及燃烧化石燃料引起的环境污染问题，寻求一种高效、可再生清洁能源已经成为一种趋势。质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其启动快、零污染及能量密度高等特点脱颖而出，被认为是最具潜力的一种便携式能源转换装置。

质子交换膜作为PEMFC的核心部件之一，起着传输质子和阻隔燃料的作用。目前以美国杜邦生产的Nafion为代表的全氟磺酸树脂膜PFSA，在高温低湿工况下，质子传导率严重下降并伴有严重的机械性能衰减，一定程度上制约了PEMFC的发展。因此，开发一种新型高性能的质子交换膜已成为PEMFC的研究重点。

多金属氧簇是一类结构确定、易修饰功能化的多阴离子簇合物，具有独特的光、电、磁等特性，在能源、催化、生物医用等领域有着广泛的应用。刚性的多阴离子簇作为离子交换基元，有效提高膜的离子传导率，同时其杂化交联网络改善膜机械性能及膜稳定性，将其与线形全氟磺酸树脂复合，两组分刚柔并济，大大提高膜的综合性能。对全氟磺酸树脂进行结构和功能的优化有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多金属氧簇杂化聚电解质半互穿网络膜的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多金属氧簇杂化聚电解质半互穿网络膜的制备方法，包括以下具体步骤：

S1:交联型多金属氧簇聚合物制备

将化合物A和化合物B按照官能团摩尔比3：2于有机试剂中混合均匀，加入醋酸，形成均匀的混合物，然后将该混合物在一定温度下加热一定时间，待混合物冷却至室温，然后经过抽滤，洗涤，索氏提取，干燥后处理后得到交联型多金属氧簇聚合物；

S2：多金属氧簇杂化聚合物电解质半互穿网络膜

将25％PFSA树脂溶液，在60-70℃下蒸干溶剂，然后将其溶解在N,N-二甲基甲酰胺DMF溶剂中，将S1中得到的交联型多金属氧簇聚合物加入到上述PFSA树脂溶液中，超声30min，静置10min使其完全脱气，得到膜溶液，随即在玻璃板上浇铸成膜，先在60℃下干燥4～6h，然后升温至80℃下干燥12h，最后在120℃下干燥4～6h，将膜揭下，依次置于3％的H₂O₂溶液，1M的H₂SO₄溶液以及去离子水中，在80℃下分别浸泡1h，最终得到多金属氧簇杂化聚合物电解质半互穿网络膜。

进一步的，所述化合物A为[N(C₄H₉)₄]₃[MnMo₆O₁₈{(OCH₂)₃CNH₂}₂]，所述化合物B为均苯三甲醛。

进一步的，所述有机试剂为乙腈、1，4-二氧六环或均三甲苯中的一种或多种。