[发明专利]一种复合离子选择性膜的制备方法以及复合离子选择性膜

说明书

本发明涉及离子选择性膜领域，具体而言，涉及一种以聚丁二烯交联、部分包埋多孔材料形成的复合离子选择性膜的制备方法以及复合离子选择性膜。采用聚丁二烯作为原料，加入三羟甲基丙烷三(3‑巯基丙酸酯)以及偶氮二异丁腈等溶剂，加入碳纳米管等多孔材料制成。其有益效果包括：聚丁二烯交联膜强度高，稳定性好，耐溶剂且可大面积制备；碳纳米管被部分包埋，其结构仍贯穿膜两侧，可用于离子的有效传输，二者结合可制得高效的离子选择性膜。更重要的是，我们提供的这种方法，不仅可用于碳纳米管成膜，还可用于类似结构的难易成膜的无机材料，如多孔碳等。

技术领域

本发明涉及离子选择性膜领域，具体而言，涉及一种以聚丁二烯交联、部分包埋多孔材料形成的复合离子选择性膜的制备方法以及复合离子选择性膜。

背景技术

离子选择性膜作为反电渗析法捕获盐差能的关键部件，应具有高强度、高离子选择性、高通量及可大面积制备等优点。碳材料如碳纳米管具有可调的通道尺寸及可调控的离子基团，有利于离子在通道中传输，有望实现盐度梯度下的能量转换。但多孔材料本身无法成膜，通过简单物理复合的方式与其他材料结合通常也不稳定，因此限制了其在盐差能发电方面的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合离子选择性膜的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种复合离子选择性膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤S100，取聚丁二烯作为原料，加入三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)和溶剂A配置成溶液；

步骤S200，向所述溶液中加入多孔材料；

步骤S300，加入溶剂B并根据膜厚配置成对应浓度的稀释液；

步骤S400，将所述稀释液缓慢加热进行反应，制得所述复合离子选择性膜；

其中，所述溶剂A为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰，所述溶剂B为二氯乙烷、二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮中的任一种，所述多孔材料为碳纳米管或多孔碳。

作为本发明的一种优选技术方案，所述碳纳米管预先经过等离子体处理或酸化处理。

作为本发明的一种优选技术方案，所述碳纳米管为羰基化多臂碳纳米管或氨基化多臂碳纳米管，其长度为1～50μm，直径为2～15nm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述聚丁二烯与三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)的体积比为1∶1～3。

作为本发明的一种优选技术方案，所述三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)与所述溶剂A的体积比为1∶10。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S400中的加热的停止温度为50℃，加热时间为1～2min，反应时间为1～2min。

作为本发明的一种优选技术方案，所述聚丁二烯为端羟基聚丁二烯、端羧基聚丁二烯、端氨基聚丁二烯中的任一种。

本发明还公开了一种复合离子选择性膜，其由上述的制备方法制备，其结构为所述聚丁二烯形成膜体，部分包埋所述多孔材料，使所述多孔材料的通孔形成供离子通过的通道。

本发明提供了一种复合离子选择性膜的制备方法以及复合离子选择性膜，本发明针对多孔材料本身无法成膜用于盐产能发电电池隔膜的问题，利用聚丁二烯热交联成膜将其部分包埋，其与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

一方面，聚丁二烯交联膜强度高，稳定性好，耐溶剂且可大面积制备；

另一方面，碳纳米管被部分包埋，其结构仍贯穿膜两侧，可用于离子的有效传输，二者结合可制得高效的离子选择性膜。更重要的是，我们提供的这种方法，不仅可用于碳纳米管成膜，还可用于类似结构的难易成膜的无机材料，如多孔碳等。

附图说明