[发明专利]一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜及制备方法

权利要求书

1.一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述质子交换膜制备的具体步骤如下：

（1）将钛酸丁酯的乙醇溶液缓慢滴加到冰醋酸的乙醇溶液中，迅速磁力搅拌得到透明溶胶，将磺化聚芴醚酮溶于氯仿中，然后加入透明溶胶，搅拌成均匀纺丝液，再进行静电纺丝，制得纳米纤维膜，即纳米TiO₂杂化的磺化聚芴醚酮质子交换膜支撑膜；

（2）将碳纳米管浸渍于硝酸溶液中，加热回流处理，然后过滤、洗涤、干燥，得到酸化碳纳米管，再将酸化碳纳米管加入N,N-二甲基甲酰胺中进行分散，然后加入缩合剂，搅拌反应1~2h，然后加入对氨基苯磺酸，继续搅拌反应18~22h，再过滤、洗涤、烘干，制得磺化碳纳米管；

（3）将无水氯化铁分散于三氯甲烷中，加入噻吩单体及步骤（2）制得的磺化碳纳米管，制成悬浮液，然后喷涂于步骤（1）制得的支撑膜表面，置于反应器中，在超声振荡下进行反应，生成磺化碳纳米管杂化的聚噻吩对支撑膜进行堵孔，得到致密的质子交换膜。

2.根据权利要求1所述一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述透明溶胶中，钛酸丁酯25~35重量份、乙醇50~65重量份、冰醋酸10~15重量份。

3.根据权利要求1所述一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述纺丝液中，磺化聚芴醚酮10~20重量份、氯仿70~85重量份、透明溶胶5~10重量份。

4.根据权利要求1所述一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述静电纺丝的纺丝电压为8~12kV，接收距离为15~20cm，纺丝孔孔径为30~50nm。

5.根据权利要求1所述一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述加热回流的温度为80~85℃，时间为5~8h。

6.根据权利要求1所述一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述缩合剂为1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐与N-羟基琥珀酰亚胺的混合物，其中，1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐60~80重量份、N-羟基琥珀酰亚胺20~40重量份。

7.根据权利要求1所述一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中制得磺化碳纳米管的反应的各原料重量份为，酸化碳纳米管15~20重量份、N,N-二甲基甲酰胺60~74重量份、缩合剂3~5重量份、对氨基苯磺酸8~15重量份。

8.根据权利要求1所述一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述悬浮液中，无水氯化铁4~7重量份、三氯甲烷55~69重量份、噻吩单体22~28重量份、磺化碳纳米管5~10重量份。

9.根据权利要求1所述一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述反应的温度为15~20℃，时间为3~4h，超声波频率为50~150kHz。

10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的一种聚芴醚酮-聚噻吩燃料电池质子交换膜。