[发明专利]以铜-金属有机骨架材料为中间界面层的双极膜及其制备方法

权利要求书

1.一种以铜-金属有机骨架材料为中间界面层的双极膜的制备方法，所述制备方法是按下列步骤进行的：

（一）以铜-金属有机骨架材料的制备

（1）将0.1- 0.5g硝酸铜与0.5-1.0g均苯三甲酸溶于50 mL N，N-二甲基甲酰胺中，然后加入1-丁基-3-甲基咪唑氯盐或1-丁基-3-甲基咪唑溴盐的离子液体，搅拌至完全溶解；

（2）采用铜片作为阳极，钛片或铜片作为阴极，上述步骤（1）中配制的离子液体作为电解液，在电流密度为0.005A cm^-2-0.055A cm^-2下进行反应；

（3）反应0.5-5.5 h 后，溶液中有蓝色絮状物生成，过滤沉淀，然后用N,N-二甲基甲酰胺和氯仿分别洗涤三次后烘干保存；

(二) 双极膜的制备

将聚乙烯醇或聚丙烯亚胺配置成浓度为0.05-1.0 mol L^-1的水溶液，然后加入铜-金属有机骨架材料，搅拌均匀后，即制得中间界面层膜液；

配制质量分数为1.0-5.0%的羧甲基纤维素或醋酸纤维素水溶液，以及1.0-5.0%的聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮水溶液，混合后并不断搅拌形成胶状物，静置脱泡60-100分钟后制得阳离子交换膜液；

配制质量分数为1.0-5.0%的壳聚糖、聚酰亚胺或苯并咪唑的水溶液，以及1.0-5.0%的聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮水溶液，混合后并不断搅拌形成胶状物，静置脱泡60-100分钟后制得阴离子交换膜液；

采用逐层流延法制备双极膜，先将阳离子交换膜液流延于洁净的带边框玻璃板上，室温风干后得到阳离子交换膜，然后将中间界面层膜液采用化学交联或物理吸附的方法流延于阳离子交换膜表面，干燥处理后形成中间界面层，最后将阴离子交换膜液流延于中间界面层表面形成阴离子交换膜层，干燥处理后得到双极膜；

所述的阳离子交换膜厚度为30-50 nm，阴离子交换膜厚度为30-60 nm，中间界面层厚度为0.01-5.0 nm。

2.一种如权利要求1所述的以铜-金属有机骨架材料为中间界面层的双极膜的制备方法所制备的双极膜，由阳离子交换膜层、阴离子交换膜层和中间界面层构成，其特征在于：所述中间界面层是在阴、阳离子交换膜层内表面交联或涂有铜-金属有机骨架材料的水解离催化剂层；所述以铜-金属有机骨架材料是在离子液体中采用电化学法合成的具有立方体多孔结构，由铜金属位点通过均苯三甲酸分子连接起来的配位聚合物。