[发明专利]磁性纳米棒垂直膜面的凝胶聚合物电解质膜及制备方法

权利要求书

1.一种磁性纳米棒垂直膜面的凝胶聚合物电解质膜，其特征在于，该凝胶聚合物电解质膜由聚偏氟乙烯-六氟丙烯PVDF-HFP共聚物和垂直于膜面的磁性Fe3O4纳米棒无机填料构成，PVDF-HFP的质量分数为95～99％，Fe₃O₄纳米棒的质量分数为1～5％，膜厚度为70～100μm，孔径为1～5μm；其中，PVDF-HFP共聚物的分子量为350000～450000g/mol，PVDF与HFP的质量比为88:12，Fe₃O₄纳米棒直径80～100nm，长度600～800nm。

2.一种制备权利要求1所述磁性纳米棒垂直膜面的凝胶聚合物电解质膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将FeCl₃·6H₂O溶解于去离子水中配制成浓度为0.48～0.5mol/L的FeCl₃溶液，然后按照FeCl₃溶液与1,2-丙二胺C₃H₁₀N₂体积比为1:0.9～1.1将二者混合均匀得到混合溶液；将混合溶液转入水热反应釜中并占反应釜容积的50％～80％，在200～240℃反应20～24小时；将反应后得到的悬浊液过滤，用去离子水反复洗涤至pH＝7～8，然后将沉淀在60～100℃真空干燥8～12小时，即得到α-Fe₂O₃纳米棒；

(2)在还原气氛下，将步骤(1)中制备的α-Fe₂O₃纳米棒以5～10℃/分钟的速率升温至300～450℃焙烧1～6小时，即得到Fe₃O₄纳米棒；

(3)按照Fe₃O₄纳米棒占PVDF-HFP和Fe₃O₄总质量的1％～5％的比例将二者混合，然后分散于4～5倍PVDF-HFP质量的N,N-二甲基甲酰胺DMF溶剂中，搅拌12～18小时得到稳定的浆料，然后将其涂覆在平整的基板上，并对其施加垂直于基板的磁场强度为0.3～0.5T的磁场，在相对湿度为20％～40％的空气中自然干燥6～12小时，然后在60～80℃真空干燥6～12小时，即得到Fe₃O₄纳米棒垂直膜面的PVDF-HFP基凝胶聚合物电解质膜。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述还原气氛为H₂或H₂/Ar混合气中的一种；其中，H₂/Ar混合气中H₂的体积分数为10％～15％。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述基板为平整的玻璃板或聚四氟乙烯板中的一种。