[发明专利]一种钒电池用两性Nafion离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种全钒液流电池用全氟磺酸两性离子交换膜及其制备方法，以商业Nafion膜或Nafion树脂为ATRP(原子转移自由基聚合)反应的引发剂，在Nafion膜表面或本体引入阴离子和阳离子聚合物，将Nafion膜转换为两性离子交换膜。

2.如权利要求1所述，其特征在于改性方法：(1)将阴、阳离子单体和ATRP反应配位剂按照一定的比例加入溶液中，保持温度至所有溶质完全溶解；(2) 将处理过的商品Nafion膜或树脂放入溶液中使其完全浸润或溶解，向上述体系中加入ATRP催化剂，设法除去氧气；(3)保持一定的温度维持搅拌反应一段时间，反应结束后，将Nafion膜取出，用去离子水反复冲洗数次并用酸处理或将接枝后的Nafion树脂采用溶液铸膜即可得到接枝了阴、阳离子聚合物的Nafion两性离子交换膜。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中阴、阳离子单体为对苯乙烯磺酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸3-磺酸丙脂等，阳离子单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、N-异丙基丙烯酸酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵等；所述的阴、阳离子单体的比例，阳离子单体摩尔量占比必须大于0%，可以从0 %-100 %。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中ATRP反应中催化剂的选择，步骤(2)中的催化剂和步骤(1)中的配位剂是互相匹配，为卤化亚铜与2,2-联吡啶、四甲基乙二胺、五甲基二乙烯三胺、六甲基三亚乙基四胺等匹配，二氯化钌与磷酸三苯酯匹配、 三溴化铁与四丁基溴化铵匹配。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所使用的反应溶剂种类为水，醇类如甲醇、乙醇、异丙醇等，芳香类如苯、甲苯、苯酚等其中几种或一种的混合物。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中所使用的酸为低浓度的强酸，如硫酸、盐酸和硝酸等。

7.如权利要求2所述的方法，制备两性全氟磺酸离子交换膜所用的大分子引发剂Nafion可以为商业的Nafion膜(Nafion115, Nafion 117, Nafion 212等)或Nafion树脂的溶液(以废旧Nafion自制乳液或商业Nafion乳液)。

8.如权利要求2所述的方法，制备两性全氟磺酸离子交换膜所用的方法分别为表面引发原子转移自由基聚合(采用商业Nafion膜时)或溶液铸膜(采用经原子转移自由基聚合改性后的Nafion树脂溶液时)法。