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专利号: 2019106101901
申请人: 淮阴师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种阴离子交换膜,其特征在于,是由如式(I)所示的季铵盐功能化的聚砜和纳米凹凸棒石共混得到;

(I)。

2.根据权利要求1所述的阴离子交换膜,其特征在于,在一个实施方式中,季铵盐功能化的聚砜和凹凸棒石的重量比是1:(0.05%~2%);纳米凹凸棒石长度在0.5~2 μm,直径在

30~70 nm,纯度大于95%。

3.权利要求1所述的阴离子交换膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:第1步,氯甲基化聚砜的制备:将聚砜溶解于第一有机溶剂中,加入氯甲基化试剂和催化剂,搅拌反应得到氯甲基化聚砜;第2步,季铵化的聚砜的制备:将氯甲基化聚砜溶解于第二有机溶剂中,加入碱性功能化试剂,反应得到荷正电季铵盐功能化的聚砜溶液;第3步,阴离子交换膜的制备:将纳米凹凸棒石加入第二有机溶剂中,超声分散,得到均匀分散的纳米凹凸棒石溶液;纳米凹凸棒石溶液加入荷正电季铵盐功能化的聚砜溶液中,搅拌混合得到铸膜液,通过流延法制备得杂化阴离子交换膜。

4.根据权利要求3所述的阴离子交换膜的制备方法,其特征在于,在一个实施方式中,所述的第1步中,第一有机溶剂选自氯仿、二氯甲烷、N-甲基-2吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或其组合;氯甲基化试剂为三甲基氯硅烷和多聚甲醛;催化剂为无水四氯化锡或无水二氯化锡;所述的第1步中,聚砜与三甲基氯硅烷、多聚甲醛、催化剂的摩尔比分别在1:(1~10)、1:(1~10)、1:(0.01~0.5);所述的第1步中,氯甲基化反应时间在12~72 h,温度在30~50 ℃;所述的第1步中,氯甲基化聚砜的氯甲基化程度在0.5~3,即平均每个重复单元有0.5~3个氯甲基侧链基团;所述的第1步中,反应完成后,还包括在反应产物中加入沉淀剂使产物析出的步骤;所述沉淀剂选自水、乙醇或异丁醇。

5.根据权利要求3所述的阴离子交换膜的制备方法,其特征在于,在一个实施方式中,所述的第2步中,第二有机溶剂选自二甲亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或其组合;在一个实施方式中,所述的第2步中,碱性功能化试剂选自三甲胺、N,N,N′,N′-四甲基乙二胺、N-甲基咪唑中的一种或其组合;所述的第

2步中,氯甲基化聚砜中的氯甲基和碱性功能化试剂的摩尔比在1:(0.5~5);所述的第2步中,反应温度是30~60℃,反应时间是12~48h。

6.根据权利要求3所述的阴离子交换膜的制备方法,其特征在于,在一个实施方式中,所述的第3步中,凹凸棒石预先经过0.1~0.5mol/L的NaOH溶液处理,处理结束后,将凹凸棒石滤出,并用去离子水洗涤后烘干;处理温度30~35℃,处理时间0.5~2h。

7.根据权利要求4所述的阴离子交换膜的制备方法,其特征在于,在一个实施方式中,所述的第3步中,超声分散时间在1~30 min;所述的第3步中,均匀分散的纳米凹凸棒石溶液的浓度在0.32~5 mg/mL。

8.根据权利要求3所述的阴离子交换膜的制备方法,其特征在于,在一个实施方式中,所述的第3步中,流延法制备的步骤是:将铸膜液通过流延法涂覆在干净的玻璃板或者聚四氟乙烯板表面,并对含有铸膜液的玻璃板或者聚四氟乙烯板进行30~100 ℃的真空干燥。

9.凹凸棒石在用于制备阴离子交换膜中的用途。

10.根据权利要求9所述的用途,其特征在于,在一个实施方式中,凹凸棒石用于提高氢氧根离子电导率、提高离子交换容量或者碱稳定性。