[发明专利]一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明提供一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜及其制备方法，使用金属离子与有机相进行复合，形成金属‑有机配体，之后使用HCl对金属‑有机配体进行掺杂，形成无机酸复合型金属‑有机配体。本发明通过硫化氢与硫酸盐还原反应和金属离子共同作用与乙二胺形成的金属硫簇开骨架化合物，其骨架带有大量负电荷，为质子的传导提供了大量的传输通道，同时由于其杂化复合骨架特性使骨架材料在水溶液和酸性溶液中的稳定性具有较大的提高，进而克服了现有大多MOFs基材料在中性和酸性条件下易水解，结构稳定性差，制成质子传导膜循环过程中质子传导率下降从而使其可以应用于燃料电池质子交换膜方向。

主权项

1.一种稳定型MOFs燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，使用金属离子与有机相进行复合，形成金属‑有机配体，之后使用HCl对金属‑有机配体进行掺杂，形成无机酸复合型金属‑有机配体，具体制备方法为：（1）称取8‑13重量份金属硫酸盐、14‑19重量份的1%‑2.5%浓度的稀盐酸、8‑10重量份乙二胺溶剂、15‑30重量份低沸点有机溶剂、30‑45份聚合物溶液和0.1‑2重量份添加剂、去离子水适量；（2）将金属硫酸盐加入去离子水中，加入添加剂，保持匀速搅拌，配置为金属硫酸盐溶液，然后加入乙二胺溶剂，在室温下搅拌，使两种液体充分混合，得到混合溶液A；（3）将所述混合溶液A升温至110‑150 ℃，大气压力下，通入硫化氢气体进行热处理，其中硫化氢气体的流速为22.4L/小时，进行溶剂热反应4‑6小时，直至溶剂完全蒸发，得到反应产物，将所得产物用低沸点溶剂清洗，然后在30‑140℃的真空烘箱中干燥0.5‑3h，即得固态胶状金属‑有机配体；（4）将步骤（3）中制备的金属‑有机配体加入有机分散溶剂进行球磨分散，形成浆体状，之后将浆体置于所述稀盐酸溶液中浸泡48h，过滤,得到浸泡后的粉末；（5）向所述聚合物溶液中加入所述粉末，并超声使其分散均匀得到混合溶液B，将该混合溶液B涂覆成膜后置于50‑80 °C烘箱中，升温至110‑150 °C，压延成型，然后再保持12‑36 h，即得到所需的质子交换膜。