[发明专利]一种核壳结构二元过渡金属离子掺杂的碱性阴离子交换膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种核壳结构二元过渡金属掺杂碱性阴离子交换膜的制备方法。在其制备方法中，本发明利用了不同过渡金属离子在有机物中分散性不同，利用分散度高的过渡金属二价Cu离子在有机物中形成细小晶核，吸引另一掺杂的过渡金属离子通过异相形核生长，形成了本发明的核壳结构二元过渡金属离子掺杂的碱性阴离子交换膜。本发明利用该法制得的碱性阴离子交换膜的基体中均匀分布呈核壳结构的二元过渡金属离子，其中核为二价Cu离子，壳为具有催化特性的二价Co或Ni离子。核壳结构提高膜的催化特性，有效降低燃料电池的燃料渗透率，提高了膜的离子导通率；由本发明制得的阴离子交换膜组装成的燃料电池表现出优异的发电性能。

主权项

1.一种核壳结构二元过渡金属离子掺杂的碱性阴离子交换膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)首先，将二价Cu盐溶于去离子水中，室温搅拌，得到Cu盐溶液；2)将聚乙烯醇粉末溶于步骤1)制得的Cu盐溶液中，加热并搅拌，获得第一溶胶；3)将摩尔量为步骤1)中Cu离子摩尔量的10％～20％的氨水加入步骤2)中获得的第一溶胶，充分搅拌，并静止陈化1～4小时；4)将二价Co无机盐或者二价Ni无机盐溶于去离子水，获得Co盐、或者Ni盐溶液；5)将步骤4)的溶液加入步骤3)陈化后的第一溶胶，充分搅拌，获得第二溶胶；6)将碱性阴离子交换树脂研磨成细粉并过筛网，加入到去离子水中搅拌获得悬浊液，将悬浊液加入到第二溶胶中，两者进行交联反应，形成第一凝胶；并将第一凝胶静置10～20分钟，然后将表面的气泡去除；7)将去除表面气泡的第一凝胶成膜在基板上，晾干；8)对晾干后的膜进行浸碱预处理；制得所述核壳结构二元过渡金属离子掺杂的碱性阴离子交换膜，所述碱性阴离子交换膜的膜基体中均匀分布呈核壳结构的二元过渡金属离子，其中所述核壳结构的核为二价Cu离子，所述核壳结构的壳为具有催化特性的二价Co或Ni离子；且步骤1)中的二价Cu离子与步骤4)中二价Co或二价Ni离子的质量比为3:1～1:3。