一种离子聚合物-金属复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种离子聚合物-金属复合材料的制备方法，采用Nafion-117型离子交换膜作为基体材料，以[Pd(NH₃)₂]Cl₂为主盐，采用化学镀方法制备出钯金属型IPMC材料。工艺流程分四个部分：(1)通过打磨糙化离子交换膜，增加离子渗入和还原反应发生的表面接触面积；(2)将预处理后的Nafion膜浸泡进行钯离子交换后，用强还原剂使之还原，在离子交换膜表面形成钯金属层；(3)通过改进的化学镀钯方法二次还原，增厚芯层材料表面的电极；(4)材料后处理。本发明成本相对较低，实验证明制备出的IPMC材料性能较好，因而有着较大的推广价值。

主权项

1、一种离子聚合物-金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：1)基底材料的预处理：以离子交换膜Nafion膜作为基底材料，将该基底材料糙化并清洗、酸化、去离子水煮洗；2)化学镀钯，包括第一次还原和第二次还原；第一次还原的具体工艺流程为：①采用二氯二铵合钯[Pd(NH3)2]Cl2的盐溶液作为一次还原镀液，按1.5-2g/L的浓度将[Pd(NH3)2]Cl2混合于去离子水中，并逐滴加入25％重量浓度的氨水搅拌溶液直至钯盐全部溶解，将预处理的Nafion膜放入钯盐溶液中浸泡一个晚上进行离子交换；②将经过离子交换的Nafion膜冲洗干净，放入盛有去离子水的烧杯中，按15-20ml/L的量滴加5％重量浓度的氨水，然后低速搅拌，将烧杯水浴加热至40℃；③再滴加5％重量浓度的NaBH4溶液使Nafion膜上的钯离子还原，这样就在Nafion膜表面形成钯金属层，成为Pd-Nafion膜；④还原完成之后清洗，并浸泡在0.2mol/L的HCl溶液中，以备进行第二次还原；第二次还原的具体工艺流程为：①配制二次还原镀液，该镀液包括1-1.5g/L的钯盐[Pd(NH3)2]Cl2、80g/L的25％重量浓度的氨水和8g/L的乙二胺四乙酸二钠Na2EDTA，并水浴加热到40℃；②将一次还原后的Pd-Nafion膜清洗后放入二次还原镀液中，并低速搅拌；配制10％重量浓度的肼溶液，滴入还原镀液中，至少滴入三次，间隔时间1小时，且水浴温度逐次升高10℃直至60℃；每次滴入量为0.5-1ml/L；③最后一次滴入肼溶液4小时后取少量镀液滴加5％重量浓度的NaBH4溶液判断还原终点，反应完全后化学镀结束并取出清洗；3)材料后处理：包括驱动离子交换和切割：①驱动离子交换：首先将第二次还原后的Pd-Nafion膜酸化，然后清洗，如果驱动离子为Mn+，n＝1、2、3、4，则使用带M离子的碱溶液或者盐溶液浸泡8小时以上；②切割：将第二次还原后的Pd-Nafion膜切割成所需大小的试样，使上、下钯电极隔离。