[发明专利]一种三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片表面改性的质子交换膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片表面改性的质子交换膜，其特征在于：该质子交换膜表面涂覆了含三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片的涂料作为改性涂层；

所述含三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片的涂料由以下步骤制成：

（1）将三聚氰胺和三聚氰酸混合，然后在去离子水中混合分散；

（2）将上述的混合分散液转移至水热反应釜中，180-200℃下加热反应；

（3）反应结束后，过滤得到的沉淀用去离子水洗涤，干燥，得到白色三聚氰胺-三聚氰酸超分子粉末；

（4）将1质量份的三聚氰胺-三聚氰酸超分子，加入到2000质量份的Nafion溶液中得到分散液；

（5）将步骤（4）中的分散液在冰水中超声剥离，最终得到含三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片的涂料。

2.根据权利要求1所述的三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片表面改性的质子交换膜，其特征在于：步骤（1）中所述三聚氰胺和三聚氰酸的摩尔比1:1，三聚氰胺和三聚氰酸与去离子水按照质量比为1:20-30混合。

3.根据权利要求1所述的三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片表面改性的质子交换膜，其特征在于：步骤（2）中所述反应的时间为40~ 60 h。

4.根据权利要求1所述的三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片表面改性的质子交换膜，其特征在于：步骤（4）所述的Nafion溶液是杜邦D520溶液加去离子水稀释10倍得到的溶液。

5.根据权利要求1所述的三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片表面改性的质子交换膜，其特征在于：步骤（5）所述超声剥离的时间为2~ 3 h。

6.根据权利要求1所述的三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片表面改性的质子交换膜，其特征在于：所述涂覆的方法包括如下步骤：

（1）将含三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片的涂料，加注在喷枪中；

（2）在15~ 30 psi空气下将涂料喷涂在水化的质子交换膜表面，喷枪距离膜表面不小于10 cm，喷枪与膜表面成80~90度角度；

（3）喷涂过程中，每次持续喷涂5 s，随后间隔5~ 8 s，使涂料的溶剂在此过程中挥发；

（4）膜的另一面按照与上述相同的方式，也进行喷涂；

所述涂料的总体积依照膜的表面积来计算，单面的涂料的量为：膜的表面积乘20μL。

7.根据权利要求6所述的三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片表面改性的质子交换膜，其特征在于：步骤（2）中水化的质子交换膜是Nafion 212膜室温下在去离子水中浸泡24 h以上的膜。

8.权利要求1所述的三聚氰胺-三聚氰酸超分子纳米片表面改性的质子交换膜在甲醇燃料电池领域中的应用。