[发明专利]基于三组分层层自组装技术制备高温质子交换膜的方法

摘要

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种磷酸掺杂的三组分层层自组装聚合物复合膜的制备方法。将表面带有负电荷的玻璃基底依次浸泡在：带有正电荷的聚氨酯溶液中；带有负电荷的碲化镉纳米晶修饰的碳纳米管溶液中；带有正电荷的壳聚糖溶液中；带有负电荷的碲化镉纳米晶修饰的碳纳米管溶液中，完成1层组装，重复上述步骤再组装100‑150层，制备三组分组装的多层复合膜，再浸泡在磷酸溶液中制备磷酸掺杂的多组分复合膜。本发明得到的复合膜具有层层自组装的结构，良好的无水质子电导率、良好机械性能以及稳定性等优点。重要的是，相对于两组分层层自组装，本发明采用的三组分自组装体系制备的复合膜在性质调控等方面更具有优势。

主权项

1.一种基于三组分层层自组装技术制备高温质子交换膜的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：(1)将0.3g的碳纳米管CNTs加入到30mL的CdTe纳米晶水溶液中，磁力搅拌2小时，配制成质量分数为3wt％的CNTs‑CdTe水溶液；(2)用食人鱼piranha溶液：质量分数为98wt％H2SO4水溶液：质量分数为30wt％H2O2水溶液的质量比为7：3，处理过的表面带负电的玻璃片浸入质量分数为1‑5wt％的聚氨酯PU水溶液中，浸泡6‑10分钟；(3)取出玻璃片，在去离子水中浸泡20秒后，取出吹至表面无水，浸泡在步骤(1)制备的质量分数为3wt％的CNTs‑CdTe水溶液中6‑10分钟；(4)取出玻璃片，在去离子水中浸泡20秒后，取出吹至表面无水，浸泡在质量分数为1‑5wt％的壳聚糖CS水溶液中6‑10分钟；(5)重复步骤(3)，完成一次组装，记为(CS/CNTs‑CdTe/PU/CNTs‑CdTe)1自组装膜；(6)步骤(2)‑(5)的过程完成100‑150次，即制备(CS/CNTs‑CdTe/PU/CNTs‑CdTe)100‑150自组装膜；(7)将载有(CS/CNTs‑CdTe/PU/CNTs‑CdTe)100‑150自组装膜的玻璃片浸泡在质量分数为0.5wt％氢氟酸溶液中10分钟，取出(CS/CNTs‑CdTe/PU/CNTs‑CdTe)100‑150自组装膜；(8)于25℃，将(CS/CNTs‑CdTe/PU/CNTs‑CdTe)100‑150自组装膜浸泡在装有质量分数为30‑60wt％的磷酸PA水溶液的密闭容器中20‑30小时，制备磷酸掺杂的(CS/CNTs‑CdTe/PU/CNTs‑CdTe)100‑150/PA高温质子交换膜。