[发明专利]一种表面改性的反应性电化学膜及其制备方法

权利要求书

1.一种表面经过改性的反应性电化学膜的制备方法，其特征在于：该反应性电化学膜为环管状Ti₄O₇陶瓷膜，孔隙率为40%~70%，膜的内表面负载有Co、Sn、Sb、Ru、Ir、Ti、Ta元素中的一种或几种；该反应性电化学膜制备时，将高纯Ti₄O₇粉末和添加剂混合溶于溶剂中，调成浆体，经过真空练泥、挤管成型后得到坯体，坯体通过冷却干燥、改性元素的前驱体溶液浸渍改性，最后采用程序升温焙烧成型；其中Ti₄O₇粉末的纯度为99.5~99.9%,其余为杂质；其中，该反应性电化学膜制备时采用的添加剂包括碳酸乙烯酯，碳酸二甲酯、全氟磺酸，羧甲基纤维素钠中的一种或几种，溶剂采用N-甲基吡咯烷酮，二甲基乙酰胺，N-N二甲基甲酰胺中的一种或几种；在挤管成坯体的过程中，将混合浆液放入挤管机中，在20~40MPa的压力下挤入环管状定型套中，通过向定型套中通入干燥的压缩氮气，使浆液紧贴在定型套的内壁，同时定型套外壁处于冷却水循环系统中，加速浆液硬化干燥，2~6h后即得反应性电化学膜管状坯体；在反应性电化学膜的改性过程中，取CoCl₂·6H₂O、SbCl₃、IrCl₃、TaCl₅各20~60g混合溶于适量高纯水中， 1~5mol/L NaCO₃调节pH为8~10，室温保持1~2h，将所得混合溶液置于磁力搅拌器上搅拌1~2h，期间磁力搅拌器温度设置为40~60℃，搅拌后即得前驱体溶液；然后将管状坯体两边封口后抽真空，前述前驱体溶液注入反应性电化学膜管状坯体内，密封，保证管状坯体内为真空或接近真空环境，坯体外表面包一层疏水膜，在温度80~90℃下水浴加热，横躺慢转24 h，最后室温下自然风干；在焙烧成型的过程中，气体条件为90%N₂+10%H₂气氛，升温方式为1~3℃/min 至350℃，保温1~4h；5~10℃/min至900~1300℃，保温7~12 h；所述电化学膜的制备方法，还包括以下步骤：在焙烧成型之后，进行二次浸渍改性以及升温强化，其中，所述二次浸渍改性的方法为，分别取CoCl₂·6H₂O、SbCl₃、RuCl₃·3H₂O、IrCl₃、TaCl₅各2~6g和SnCl₄、TiCl₄各5~10mL的混合溶于适量高纯水中，加入0.1~1mol/LNaCO₃调节pH为8~10，室温保持1~2h，将所得混合溶液置于磁力搅拌器上搅拌1~2h，期间磁力搅拌器温度设置为30~40℃，得到均匀的改性组分溶液；然后将膜两边封口后抽真空，前述改性组分溶液注入反应性电化学膜内，密封，保证膜内为真空或接近真空环境，膜外表面包一层疏水膜，在温度80~90℃下水浴加热，横躺慢转36 h，最后室温下自然风干；所述升温强化的方法为，在高纯N₂的环境下经过1~2℃/min的升温至350℃，保温2~6h，自动降温至室温后即得最后的成品膜。

2.根据权利要求1中所述的反应性电化学膜的制备方法，其特征在于：坯体进行干燥时，将坯体置于烘箱中，70~85℃干燥36~72 h。