一种质子交换膜及其制备方法和应用

摘要

本发明提供一种质子交换膜及其制备方法和应用，包括具有微孔结构的含氟聚合物薄膜和位于该含氟聚合物薄膜的微孔中的离子交换树脂，其中，所述含氟聚合物薄膜的微孔内连接有具有离子交换功能的基团，该具有离子交换功能的基团与所述离子交换树脂之间通过氢键键合；或者，所述含氟聚合物薄膜的微孔内连接有具有离子交换功能的基团，且该具有离子交换功能的基团被高价金属离子修饰，该高价金属离子与所述离子交换树脂之间通过静电力键合。

主权项

1.一种质子交换膜，包括具有微孔结构的含氟聚合物薄膜和位于该含氟聚合物薄膜的微孔中的离子交换树脂，其特征在于，所述含氟聚合物薄膜的微孔内连接有具有离子交换功能的基团，该具有离子交换功能的基团与所述离子交换树脂之间通过氢键键合；或者，所述含氟聚合物薄膜的微孔内连接有具有离子交换功能的基团，且该具有离子交换功能的基团被高价金属离子修饰，该高价金属离子与所述离子交换树脂之间通过静电力键合，其中，所述离子交换树脂为全氟磺酸树脂，所述全氟磺酸树脂的结构为（VII）：其中，Q为CN或Br，r、s和t分别为3-15的整数，r’、s’和t’分别为1-3的整数，q=0-3，x’”/(x’”+y’”+z’”)=0.2-0.7，y’”/(x’”+y’”+z’”)=0.2-0.79，z’”/(x’”+y’”+z’”)=0.01-0.1；其中，所述具有离子交换功能的基团选自于二氧化硫、三氧化硫、全氟磺酸单体（I）、全氟羧酸单体（II）和全氟磷酸单体（III）中的一种或多种，所述全氟磺酸单体（I）、全氟羧酸单体（II）和全氟磷酸单体（III）的结构分别为：其中，h=0-1，i=1-5，A为F、Cl、Br、OH、氧甲基或ONa；j=0-1，k=1-5，B为甲基、H或乙基；l=1-5，D为H、甲基或乙基；其中，所述高价金属离子为W、Zr、Ir、Y、Mn、Ru、Ce、V、Zn、Ti和La的最高价态离子和中间价态离子中的一种或多种。