[发明专利]β‑环糊精改性介孔硅球‑聚合物杂化质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明属于膜技术领域，具体为一种β‑环糊精改性介孔硅球‑聚合物杂化质子交换膜及其制备方法。本发明首先制备具有球壳结构的β‑环糊精改性介孔硅球；然后将β‑环糊精改性介孔硅球与聚合物溶液共混，制备得质子交换膜。本发明制备的质子交换膜，引入了有机‑无机复合粒子（β‑环糊精改性介孔硅球），并没有改变原质子交换膜无色透明的性状，其质子传导率相较于纯聚合物质子交换膜有极大地提高，尤其是在高温和/或低湿度环境下质子传导率有成倍乃至一个数量级的提高。同时，本发明方法制备条件温和，生产成本较低，易于批量化、规模化生产，具有良好的工业化生产基础和广阔的应用前景。

主权项

一种β‑环糊精改性介孔硅球‑聚合物杂化质子交换膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）β‑环糊精改性介孔硅球的制备：将介孔硅球和(3‑巯基丙基)‑三甲氧基硅烷分散于有机溶剂中，在50~120℃温度下，反应时间为0.5h~24 h；随后进行离心分离，得到巯基改性介孔硅球；用乙醇多次洗涤，再烘干；将巯基改性介孔硅球和6位碳伯羟基单对甲苯磺酰β‑环糊精酯分散于碱性水溶液中，在100~1000W功率下，微波反应1‑120 min；然后用沉淀剂沉淀，离心分离，用乙醇洗涤，烘干，得β‑环糊精改性介孔硅球；（2）β‑环糊精改性介孔硅球‑聚合物杂化质子交换膜的制备：将市售聚合物溶液处理为所需聚合物溶液，再与β‑环糊精改性介孔硅球共混，超声0.5~24 h，静置5~240min；然后倒入模具，缓慢升温，干燥，除去溶剂，成膜；将膜从模具中取出后，先后用双氧水溶液和酸浸泡，得到β‑环糊精改性介孔硅球‑聚合物杂化质子交换膜；所述的所需聚合物溶液为全氟磺酸树脂、磺化聚醚醚酮、磺化聚苯并咪唑或磺化聚酰亚胺的均相溶液。