[发明专利]一种三唑石墨烯改性磺化聚苯醚质子膜的制备方法与配套成膜工艺

权利要求书

1.一种三唑石墨烯改性磺化聚苯醚质子膜的制备方法与配套成膜工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)磺化聚苯醚的制备：采用氯磺酸为磺化试剂，对聚苯醚进行磺化改性；

(2)石墨烯-TRI的制备：以1H-1,2,3-三氮唑为掺杂改性剂，对氧化石墨烯进行掺杂改性；

(3)成膜：将石墨烯-TRI溶于DMF中，配成浓度为8-12mg/ml的石墨烯-TRI/DMF溶液，超声分散25-30分钟；

将磺化聚苯醚溶于DMF中，配成浓度为46-50mg/ml的聚苯醚/DMF溶液，超声分散25-30分钟；

将上述石墨烯-TRI/DMF溶液、聚苯醚/DMF溶液混合，所述石墨烯-TRI/DMF溶液、聚苯醚/DMF溶液的体积比为1:5-7；超声1-2小时，倒入培养皿中，放入真空干燥箱在70-85℃下真空干燥20-30小时，待膜成型后，放入95-105℃的恒温干燥箱处理1-2小时，揭膜并测得其膜厚，将膜放入到1.8-2mol/L的硫酸溶液中，在60-65℃水浴中浸泡4-5小时，取出膜用去离子水洗净膜表面的残酸，放入58-60℃的鼓风机干燥1-3小时，干燥后的膜为成品膜。

2.根据权利要求1所述的一种三唑石墨烯改性磺化聚苯醚质子膜的制备方法，其特征在于，所述的磺化聚苯醚的制备方法包括以下步骤：

取聚苯醚，加入到氯仿中，搅拌均匀，置于20-30℃的水浴锅中恒温10-20min；

取氯磺酸，加入到氯仿中，配成浓度为4-5wt％的溶液，并置于冰浴中，冷却30-60min至0℃，得到磺化溶液；

将磺化溶液转入恒压滴液漏斗中，滴加到上述聚苯醚的氯仿溶液中，并同时剧烈搅拌溶液，当溶液中出现橙黄色的块状沉淀，停止搅拌；待磺化溶液滴加完全后，将溶液进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤饼，直至中性，回收滤液；将滤饼连同滤纸放在培养皿中，置于真空干燥箱中45-50℃下干燥20-24h，出料，用玻璃棒刮下滤纸上物料，即得所述磺化聚苯醚。

3.根据权利要求2所述的一种三唑石墨烯改性磺化聚苯醚质子膜的制备方法，其特征在于，所述的聚苯醚与氯磺酸的重量比为1：1.5-2；第一次加入氯仿与聚苯醚的体积重量比为15-20ml：1g。

4.根据权利要求1所述的一种三唑石墨烯改性磺化聚苯醚质子膜的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯-TRI的制备方法，包括以下步骤：

取氧化石墨烯粉末、N-羟基琥珀酰亚胺混合，加入到N,N-二甲基甲酰胺中，室温下磁力搅拌3-5h，加入二环己基碳二亚胺，继续搅拌反应10-14小时，升温至50℃，保温反应10-13小时，倒出反应液，用异丙醇离心，弃上清液，筛选沉淀物中的黑色产物，即为GO-NHS；

将得到的GO-NHS与二甲基乙酰胺混合，室温下磁力搅拌4-6小时，再加入1H-1,2,3-三氮唑，磁力搅拌20-25h，将反应液倒入烧杯中放入真空烘箱中，在80-90℃下干燥20-25小时，即得所述石墨烯-TRI。

5.根据权利要求4所述的一种三唑石墨烯改性磺化聚苯醚质子膜的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯粉末、N-羟基琥珀酰亚胺、二环己基碳二亚胺的重量比为1:6-10:20-30；所述的N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、1H-1,2,3-三氮唑的体积比为30-40:18-20:0.03-0.05；所述的氧化石墨烯粉末与N,N-二甲基甲酰胺的重量体积比为0.08-0.1g：25-35ml。