[发明专利]一种凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备凹凸棒土与金属有机骨架复合材料，具体步骤如下：

1a)、制备含有ZrCl₄、凹凸棒土和N,N-二甲基甲酰胺的第一溶液；制备含有2,5-二巯基-对苯二甲酸和N,N-二甲基甲酰胺的第二溶液；

1b)、将所述第一溶液和所述第二溶液混合，在室温条件下搅拌使分散均匀，然后转入反应釜内反应，反应后自然冷却至室温，进行离心分离，所得固体洗涤并干燥，得到中间材料；

1c)、将步骤1b)得到的所述中间材料加入到H₂O₂溶液中，加热搅拌反应，然后自然冷却至室温，将反应液进行离心分离，所得固体洗涤并干燥，得到凹凸棒土与金属有机骨架复合材料；

2)制备凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜。

2.根据权利要求1所述的凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜的制备方法，其特征在于：步骤1a)中，将1.0～1.5质量份数的ZrCl₄加入到50～75质量份数的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超声处理使充分溶解，然后向溶液中加入0.08～0.13质量份数的凹凸棒土，超声处理后，室温搅拌，得到均匀分散的第一溶液；将1.0质量份数的2,5-二巯基-对苯二甲酸和50～75质量份数的N,N-二甲基甲酰胺溶液，超声处理使溶解完全，得到第二溶液。

3.根据权利要求1所述的凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜的制备方法，其特征在于：步骤1b)中，反应的温度为115～125℃；反应的时间为20～28h；所得固体分别用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇各洗涤3～4次，干燥温度为75～85℃；干燥时间为20～28h。

4.根据权利要求1所述的凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜的制备方法，其特征在于，步骤1c)中：

H₂O₂溶液的质量百分含量为25～35％，将1.0质量份数的步骤1b)得到的所述中间材料加入到60～85质量份数的H₂O₂溶液中；

加热搅拌反应的温度为75～85℃；加热搅拌反应的时间为5～8h；所得固体分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3～4次，干燥温度为75～85℃；干燥时间为20～28h；

所述凹凸棒土与金属有机骨架复合材料中，凹凸棒土与金属有机骨架的质量比为100/5～100/15；

所述金属有机骨架为UiO-66-(SO₃H)₂。

5.根据权利要求1所述的凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)包括以下步骤：取步骤1)得到的所述凹凸棒土与金属有机骨架复合材料加入到第三有机溶剂中，然后超声分散均匀，再加入到含有磺化聚醚醚酮的第四有机溶剂的溶液中，室温搅拌，使混合均匀，然后将混合溶液进行流延制膜，然后加热干燥，得到凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜。

6.根据权利要求5所述的凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中：

凹凸棒土与金属有机骨架复合材料与第三机溶剂的质量比为(0.04～0.06):10；

磺化聚醚醚酮与第四有机溶剂的质量比为(0.9～1.1):30；

所述第三有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺或N,N-二甲基甲酰胺；

所述第四有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺或N,N-二甲基甲酰胺；

所述第四有机溶剂中的磺化聚醚醚酮与所述第三有机溶剂中的凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的质量比为100/5～100/15；

磺化聚醚醚酮的磺化度为30％～50％；

加热干燥的温度为55～65℃；干燥时间为2～6h。

7.一种根据权利要求1至6任一所述的制备方法制备得到的凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜。

8.一种根据权利要求7所述的凹凸棒土与金属有机骨架复合材料的磺化聚醚醚酮复合膜的应用，其特征在于：作为复合质子交换膜。