一种有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法与流程

文档序号:21275147发布日期:2020-06-26 23:12阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,采用全氟磺酸树脂/阳离子型离子液体改性的无机粒子两性离子传导复合膜,复合膜的成膜工艺步骤如下:

(1)称取1~5g离子液体、5~30mg的2,2’-偶氮二异丁腈引发剂于烧瓶中,向其中加入20~70ml分散溶剂,将烧瓶超声30~60min,通入氮气,将烧瓶在50~70℃下搅拌3~5h;加入50~200g无机粒子,继续搅拌4~8h,将产物用无水乙醇和去离子水反复洗涤,真空干燥至恒重,研磨成粉末为被包覆处理的无机粒子,备用;

(2)称取0.1~5g步骤(1)制备的粉末加入到15~25ml的有机溶剂中超声分散20~30h,获得被包覆处理的无机粒子分散液;

(3)称取全氟磺酸树脂溶于高沸点有机溶剂中,在反应釜中加热溶解,配成质量百分数为4~20%的全氟磺酸树脂溶液,加热溶解温度条件为180℃~230℃,保温1~5小时;

(4)将步骤(2)制备的分散液加入到步骤(3)制备的树脂溶液中进行混合,搅拌20~30h,获得制膜液;

(5)将步骤(4)制备的制膜液浇注到洁净的玻璃板上,在成膜温度60~140℃、成膜时间1~6h的工艺条件下进行烘干成膜,制备有机/无机两性离子传导复合膜。

2.按照权利要求1所述的有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,无机粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、介孔分子筛或沸石,其粒度为10~200nm。

3.按照权利要求1所述的有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,离子液体为季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子或聚离子液体。

4.按照权利要求1所述的有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,常见离子液体的阳离子为如下之一:

5.按照权利要求1所述的有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,分散溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、甲醇、水、乙醇或丙酮。

6.按照权利要求1所述的有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,优选的,步骤(1)中,无机粒子与离子液体的质量比为0.1:10~1:2。

7.按照权利要求1所述的有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,高沸点有机溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮或二氯甲烷。

8.按照权利要求1所述的有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,优选的,步骤(3)的全氟磺酸树脂溶液中,全氟磺酸树脂的质量百分数为7%~15%。

9.按照权利要求1所述的有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,优选的,步骤(4)中,包覆处理后无机粒子与全氟磺酸树脂的质量比为0.01:10~1:10。

10.按照权利要求1所述的有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,其特征在于,优选的,步骤(5)中,成膜温度为100~130℃,成膜时间为1~3h。


技术总结
本发明涉及氧化还原液流电池用离子交换膜领域,特别涉及一种有机/无机两性离子传导复合膜的制备方法,解决目前使用的商业化质子交换膜离子选择性不高问题。采用阳离子型离子液体包覆无机粒子,将被包覆的无机粒子分散液与全氟磺酸树脂溶液进行混合,通过调整无机粒子的包覆工艺、制膜液的组成、成膜工艺等制备有机/无机两性离子传导复合膜。本发明制备的复合隔膜具有高导电性、良好的离子选择性、高化学稳定性成本低廉等优点,可广泛地应用于氧化还原液流电池领域。

技术研发人员:赵丽娜;肖伟;张建国;彭海泉
受保护的技术使用者:辽宁科京新材料科技有限公司
技术研发日:2020.03.19
技术公布日:2020.06.26
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