金属有机框架修饰石墨烯/聚合物杂化质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明属于膜技术领域，具体为一种金属有机框架修饰的石墨烯/聚合物杂化质子交换膜及其制备方法。本发明的杂化质子交换膜利用金属有机框架修饰石墨烯这种具有特殊结构的无机粒子，可有效提高质子交换膜的质子传导率，同时有效抑制甲醇渗透。金属有机框架（MOF）原位生长在氧化石墨烯上，可以有效地避免多层石墨烯的形成，增加质子传递的速率；MOF本身的框架结构有利于质子的快速通过；同时，MOF孔径的尺寸具有选择性的作用，增加甲醇渗透通道的曲折度，从而减少杂化膜的甲醇渗透率。本发明制备方法操作过程简单，制备条件温和，易于批量化、规模化生产，具有广阔的应用前景。

主权项

一种金属有机框架修饰的石墨烯/聚合物杂化质子交换膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）往聚合物溶液中加入一定量的金属有机框架修饰的石墨烯，并超声使其分散均匀得到铸膜液；（2）将该铸膜液涂覆成膜，然后置于60~70℃烘箱中，升温至110~150℃；（3）然后再抽真空，保持12~36h，得到杂化膜；（4）最后用双氧水溶液和酸浸泡该杂化膜，使其活化，即得到金属有机框架修饰的石墨烯/聚合物杂化质子交换膜；其中，所述的金属有机框架包括MOF‑5、ZIF‑8、HKUST或MIL‑101；所述的聚合物溶液为全氟磺酸树脂、磺化聚醚醚酮、聚苯并咪唑或磺化聚酰亚胺的均相溶液中的一种。