[发明专利]含多孔配位聚合物的膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种含多孔配位聚合物的膜电极，其包括催化层、扩散层和交换膜，其中所述催化层位于所述交换膜的两侧，所述扩散层进一步位于所述催化层的两侧，所述扩散层包含碳粉和多孔配位聚合物；

其中，所述催化层包括阳极催化层、阴极催化层，所述阳极催化层和所述阴极催化层分别位于所述交换膜的两侧；

所述扩散层包括阳极侧扩散层和阴极侧扩散层，且所述阳极侧扩散层与所述阳极催化层的另一侧连接，从而支撑所述阳极催化层，所述阴极侧扩散层与所述阴极催化层的另一侧连接，从而支撑所述阴极催化层；

其中所述阳极侧扩散层包括基底层和微孔层，所述基底层包含多孔碳材料和多孔配位聚合物，且所述微孔层包含碳粉和多孔配位聚合物，或者所述基底层为多孔碳材料，且所述微孔层包含碳粉和多孔配位聚合物；

其中所述阴极侧扩散层包括基底层和微孔层，且所述基底层包含多孔碳材料和多孔配位聚合物，和所述微孔层包含碳粉和多孔配位聚合物，且所述基底层的厚度大于所述微孔层的厚度。

2.根据权利要求1所述的膜电极，其中所述多孔配位聚合物包括聚二甲基硅氧烷涂层修饰的多孔配位聚合物；和/或烷基化合物或三甲基氯硅烷改性的多孔配位聚合物。

3.根据权利要求2所述的膜电极，其中所述多孔配位聚合物为MIL-100和/或MIL-101。

4.根据权利要求1所述的膜电极，其中所述交换膜选自全氟磺酸质子交换膜、含乙烯基苯类化合物的质子交换膜、含亚芳基醚的质子交换膜和聚酰亚胺基质子交换膜组成的组中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的膜电极，其中所述阴极催化层的催化剂通过包括以下步骤的方法制备得到：

(1’)使有机螯合物与第一金属的盐在1:1-1:3摩尔比下进行反应得到N4-M化合物；

(2’)将所述N4-M化合物负载于碳载体上得到负载型N4-M化合物，其中所述碳载体掺杂有第二金属；

(3’)在惰性气体下对所述负载型N4-M化合物进行热处理，得到催化剂前体；

(4’)研磨所述催化剂前体得到氧还原催化剂。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的含多孔配位聚合物的膜电极的制备方法，其包括：

将阴极催化层连接到交换膜的步骤；

将阳极催化层连接到交换膜的步骤；

将阴极侧扩散层和阳极侧扩散层分别或同时热压至连接有阴极催化层和阳极催化层的交换膜的两侧的步骤。