[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

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及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。该方法包括以下步骤：1)制备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交换膜。本发明首先在金属有机骨架制备过程中加入一定量凹凸棒土，原位制备凹凸棒土‑金属有机骨架杂化复合材料，在保留金属有机骨架材料结构的基础上，实现凹凸棒土与金属有机骨架材料的有效结合。然后将制备得到的凹凸棒土‑金属有机骨架材料与磺化聚醚醚酮复合制备质子交换膜，提升了复合膜的综合性能。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及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。

背景技术

金属有机骨架(Metal organic frameworks,MOFs)为一类由金属离子和有机配体组成具有高度有序多孔网络结构的新型材料，在气体吸附和分离、催化等方面得到了广泛应用。除此之外，金属有机骨架作为一种多孔材料，其结构多样性和可调控性，特别是易于功能化改性的特点，使其在质子传导方面表现出很好应用潜能【Adv.Mater.Interfaces,2019,6,1801146】，如经典的MIL(MatérialInstitut Lavoisier)材料、ZIFs(Zeolitic-imidazolate frameworks)材料、UiO-66(Universitetet i Oslo)材料都作为质子传导体进行了广泛研究。相比之下，UiO-66是一种骨架结构由对苯二甲酸和ZrCl₄组成的金属有机骨架材料，由于其具备较好的热和化学稳定性，以及较大的孔径结构和比表面积，且制备过程易于实现，其在质子传导领域表现出很好的应用潜能。Li研究组制备了一系列含-SO₃H、-COOH、-NH₂、-Br官能团的UiO-66材料【Cryst.Growth Des.,2015,15,5827】，其中最高质子传导率为0.34×10^-2S cm^-1(40℃,97％RH)。Hong研究组通过对UiO-66骨架结构磺酸功能化【Angew.Chem.Int.Ed.,2015,54,5142-5146】，得到UiO-66-(SO₃H)₂材料传导率达到8.4×10^-2S cm^-1(80℃,90％RH)。