[发明专利]一种有序化碱性阴离子交换膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种有序化碱性阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述方法为：将阴离子交换树脂前驱体和官能化试剂分别溶解于互不相溶的溶剂A和溶剂B中，使阴离子交换树脂前驱体和官能化试剂在互不相溶的溶剂A和溶剂B界面处发生官能化反应，且官能化后的树脂在界面处进行原位的自组装，进而得到有序化的阴离子交换膜；所述阴离子交换树脂前驱体为氯甲基化的高分子树脂；

所述制备方法包括如下步骤：

（1）将高分子树脂溶解于有机溶剂中，配成1-10%的高分子树脂溶液，依次加入催化剂无水四氯化锡和氯甲基化试剂，在20-80℃条件下，反应3-24小时，经过滤，沉淀，洗涤，干燥后得到氯甲基化的阴离子交换树脂前驱体；

（2）将所述氯甲基化的阴离子交换树脂前驱体溶解或均匀分散在溶剂A中，配成阴离子交换树脂前驱体溶液；同时将官能化试剂和表面活性剂溶解在溶剂B中，配成官能化试剂溶液；

（3）将所述官能化试剂溶液滴加到所述阴离子交换树脂前驱体溶液上方，通过加热或超声的方式诱导阴离子交换树脂前驱体与官能化试剂反应，组装形成薄膜A；反应完全后，将所述薄膜A取出并洗去表面多余的官能化试剂和表面活性剂得到薄膜B；

（4）将所述薄膜B在碱液中浸泡24-72小时，即得到所述有序化碱性阴离子交换膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的高分子树脂为聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯醚、聚苯乙烯及聚苯乙烯嵌段聚合物中的至少一种；所述有机溶剂为氯仿、四氯乙烷、N,N-二甲基甲酰胺；所述氯甲基化试剂为氯甲醚、氯乙醚、1,4-二氯甲氧基丁烷（BCMB）。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂A为氯仿、四氯化碳、1,1,2,2-四氯乙烷、1,2-二氯乙烷、氯苯、甲苯中的至少一种；所述溶剂B为去离子水；所述官能化试剂为季胺基类、季磷类、咪唑类、胍基类；所述表面活性剂为十六烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的滴加的速度为0.01～10 mL/min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的加热的温度为20-60℃，时间为3-12小时；所述超声的功率为1-100W，时间为0.5-2小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的碱液为NaOH、KOH、Ba(OH)₂溶液中的至少一种；所述碱液的浓度为0.5-10 mol/L；所述浸泡的温度为20 ℃-99℃。

7.一种权利要求1所述方法制备的有序化碱性阴离子交换膜。

8.一种权利要求7所述的有序化碱性阴离子交换膜在燃料电池中的应用。