[发明专利]一种Nafion/TiO2纳米管复合隔膜的制备方法

摘要

本发明涉及全钒氧化还原液流电池所用隔膜领域，具体是一种Nafion/TiO2纳米管复合隔膜的制备方法，解决现有技术中存在的质子交换膜钒离子渗透严重、质子传导差以及价格昂贵等问题。以电化学阳极氧化法为基础，制备均匀的TiO2纳米管阵列，并对其管径和管长进行有效调控；利用溶解法制备Nafion溶液，将TiO2纳米管阵列作为质子选择传导通道，采用分步分散、溶液浇注等成膜方法来制备Nafion/TiO2纳米管复合隔膜。本发明制备的复合隔膜具有良好的质子选择传导率、优异的钒离子阻隔性能、良好的机械和化学稳定性以及优良的单个VRB电池性能等优点，可广泛地应用于全钒氧化还原液流电池领域。

主权项

一种Nafion/TiO2纳米管复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤和工艺条件：(1)TiO2纳米管阵列薄膜制备方法：将钛片和钛网在去污剂、去离子水、乙醇、去离子水中依次进行超声波清洗，再用去离子水反复冲洗后用氮气吹干；(2)将吹干后的钛片和钛网固定在电化学反应池顶盖上，并保持平行；(3)在电化学反应池中加入含氟化铵和水的乙二醇溶液；(4)将顶盖盖在电化学反应池上，钛片外接直流电源正极，钛网外接直流电源负极，接通电源后进行阳极氧化；(5)在阳极氧化结束前20‑40min，升高阳极氧化电压；(6)拆下阳极氧化后的钛片，并用去离子水反复冲洗，然后放入烘箱中在40‑60℃干燥20‑40min；(7)收集从钛片上自然剥离的TiO2纳米管阵列薄膜；(8)Nafion溶液制备方法：按重量份计，将1份干燥处理的Nafion膜溶于高沸点有机溶剂中，配成质量体积比为1/50‑1/20(g/ml)的Nafion溶液；(9)按重量份计，将步骤(7)所得TiO2纳米管阵列薄膜加入步骤(8)所得Nafion溶液中，超声配成质量分数0.5‑5％的Nafion/TiO2溶液；(10)将步骤(9)所得Nafion/TiO2溶液加入带槽玻璃板中，再采用溶液浇注法成膜，然后多步升温干燥处理，得到Nafion/TiO2纳米管复合隔膜。