[发明专利]一种改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜，其特征在于由以下质量分数的组分组成：

改性石墨烯     0.01～8%

磺化聚苯醚     92～99.9%。

2.根据权利要求1所述的改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜，其特征在于：所述改性石墨烯分散于磺化聚苯醚基体中；所述的改性石墨烯指硅烷化试剂改性氧化石墨烯或乙烯类单体接枝氧化石墨烯；所述的磺化聚苯醚由聚苯醚和氯磺酸通过磺化反应制得，其中磺化度为30～70%。

3.根据权利要求2所述的改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜，其特征在于：所述的硅烷化试剂指3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基甲基二甲氧基硅烷和八氨基苯基笼形倍半硅氧烷中的至少一种；所述的乙烯类单体指苯乙烯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜，其特征在于：所述的硅烷化试剂改性氧化石墨烯由以下方法制备得到：将鳞片石墨加入强氧化剂中氧化，离心，洗涤，干燥得到氧化石墨烯；将氧化石墨烯浸泡于溶剂中，滴加硅烷化试剂，加热反应，过滤，洗涤，真空干燥，研磨过筛，得到硅烷化试剂改性氧化石墨烯。

5.根据权利要求4所述的改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜，其特征在于：所述强氧化剂指高锰酸钾和浓硫酸中的至少一种；所用强氧化剂与鳞片石墨的质量比为（1～15）:1；所述溶剂指乙醇、甲苯和氯化亚砜中的至少一种；所用溶剂的量为每100mg氧化石墨烯使用10～100mL；所述是氧化指在在0～90℃下反应4～18h；所用硅烷化试剂与氧化石墨烯的质量比为（1～100）:1；所述加热反应指在50～160℃下回流6～48h；所述的研磨过筛指过200目筛。

6.根据权利要求2所述的改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜，其特征在于：所述的乙烯类单体接枝氧化石墨烯由以下方法制备得到：将氧化石墨烯分散在水中，加入表面活性剂和乙烯类单体试剂，超声分散；加入引发剂，加热反应；加入还原剂还原，洗涤、真空干燥，得到乙烯类单体接枝氧化石墨烯。

7.根据权利要求6所述的改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜，其特征在于：所述表面活性剂指十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；所述的乙烯类单体指苯乙烯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸酯中的至少一种；所述乙烯类单体与氧化石墨烯的质量比为（10～80）:1；所述表面活性剂与乙烯类单体的质量比为1:（50～200）；所述引发剂与氧化石墨烯的质量比为（0.2～2）:1；所述还原剂与氧化石墨烯的质量比为（40～160）:1；所述的引发剂是指过氧化苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁腈等中的至少一种；所述的加热反应是指60～90℃下回流2～18h；所述的还原剂是指水合肼、硼氢化钠、氢碘酸、氢溴酸等至少一种；所述的还原反应是指在70～110℃下回流2～12h。

8.根据权利要求1～7任一项所述改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜的制备方法，具体包含以下步骤：将改性石墨烯分散于有机溶剂，超声溶解，然后加入磺化聚苯醚，搅拌分散，浇注成膜，真空干燥，得到改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜。

9.根据权利要求8所述的改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂指N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙醇、乙醚和二甲基亚砜至少一种；所用有机溶剂的量为每10mg改性石墨烯使用5～50mL；所述的浇注成膜指在60～120℃下干燥6～48h。

10.根据权利要求1～7任一项所述改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜在制备燃料电池中的应用。