基于吡唑鎓鹽的陰離子交換膜材料及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于吡唑鎓鹽的陰離子交換膜材料及其制備方法和應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)式如下：本發(fā)明的方法原料來源廣泛、分子設(shè)計(jì)性強(qiáng)、制備方法簡單，且得到的陰離子交換膜具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和離子傳導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
基于吡唑鐺鹽的陰離子交換膜材料及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于聚合物離子交換膜技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陰離子交換膜是一類聚合物帶有固定正電荷離子基團(tuán)、可選擇透過陰離子的聚合 物電解質(zhì)，由高分子骨架、荷正電荷的活性基團(tuán)以及活性基團(tuán)上可移動(dòng)的陰離子三部分組 成。由于其在燃料電池隔膜、制堿工業(yè)隔膜、水處理等工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其開發(fā)和性能 優(yōu)化在材料和化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域一直受到廣泛的關(guān)注。
[0003] 荷正電荷的活性基團(tuán)是通過化學(xué)鍵固定在高分子骨架上，也稱為離子交換基，陰 離子交換膜的離子交換功能由它決定。目前，傳統(tǒng)的芐基型季銨基團(tuán)是研究的最為充分的 離子交換基，但是由于芐基型季銨基團(tuán)的陰離子交換膜的化學(xué)穩(wěn)定性不夠，尤其是在堿性 條件下會(huì)發(fā)生聚合物主鏈和離子交換基團(tuán)的降解，無法滿足陰離子交換膜在堿性條件下長 期使用的要求(J.R.Varcoe and R.C.T.Slade,Fuel Cells，2005,5,187-200·)。因此，需要 進(jìn)一步尋找和開發(fā)其它類型的荷正電的活性基團(tuán)。國內(nèi)蘇州大學(xué)嚴(yán)鋒等公開了一系列基于 咪唑鑰鹽的陰離子交換膜材料（CN 102050911A;CN 102690392A;CN 102382293A;CN 102702106A)，較傳統(tǒng)的季銨鹽型陰離子交換膜顯示出較好的耐堿穩(wěn)定性，但是，在高溫強(qiáng) 堿條件下（如80°C，6M NaOH)，其離子傳導(dǎo)率和離子交換容量都會(huì)出現(xiàn)不同程度的下降。《化 學(xué)通訊》(Chemical Communications ,2010,46,7495-7497)報(bào)道了胍基陽離子作為荷電基 團(tuán)，但是胍基陽離子在高堿性條件下仍然存在降解的問題，并且價(jià)格昂貴。
[0004] 因此，如何進(jìn)一步提高陰離子交換膜的化學(xué)穩(wěn)定性尤其是堿解穩(wěn)定性和離子傳導(dǎo) 率是目前亟需解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料及其制備方法，所要 解決的技術(shù)問題是使所得材料具有較好的耐堿性和較高離子傳導(dǎo)率，以使其在陰離子交換 膜燃料電池、氯堿工業(yè)、膜電解、電滲析等相關(guān)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
[0006] 本發(fā)明提供的基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料的結(jié)構(gòu)式如式(1)所示：
[0007] CD；
[0008] 其具有如式(2)所示的吡唑鑰鹽結(jié)構(gòu)：
[0009]
[0010]式中：R1U3各自獨(dú)立的選自氫原子、或碳原子數(shù)為1~16的脂肪類取代基、或碳 原子數(shù)為6~24的芳香族取代基;R4為碳原子數(shù)為1~18的脂肪類取代基，或碳原子數(shù)為6~ 24的取代或未取代的芳香族取代基;X為陰離子，選自Cl、Br、I中的至少一種。
[0011]式(1)中的聚合物骨架的結(jié)構(gòu)如式(3)、式(4)、式(5)或式(6)所示：
[0012]
[0013] 式⑶中：x = 0.01~0.99;n是介于10至1000之間的整數(shù);Q指代如式⑵所示的吡 唑鑰鹽；
[0014]
[0015] 式(4)中：1彡hl+il+j Ι+kl彡4,且為整數(shù);叉=0.01~0.99;11是介于10至1000之間 的整數(shù);Q指代如式(2)所示的吡唑鑰鹽;R選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多種：
[0016]
[0017]
[0018] 式（5)中：1彡h2+i2+j2+k2彡4,且為整數(shù)；1 = 0.01~0.99;11是介于10至1000之間 的整數(shù);Q指代如式(2)所示的吡唑鑰鹽;R選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多種：
[0019]
[0020] 式(6)中：x = 0.01~0.99;n是介于10至1000之間的整數(shù);Q指代如式（2)所示的吡 唑鑰鹽。
[0021] 本發(fā)明上述基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料的制備方法，主要包括如下步驟：
[0022] (1)將鹵甲基化的聚合物溶解在有機(jī)溶劑中，再分別按照鹵甲基化的聚合物所含 鹵甲基摩爾量的1~1〇、1~20倍加入吡唑化合物和無機(jī)堿，在0~100°C條件下反應(yīng)1~72h; 反應(yīng)結(jié)束后，在沉淀劑中沉淀析出，分離、洗滌、干燥，得到吡唑聚合物；
[0023] (2)將吡唑聚合物溶解于極性溶劑中，加入烷基化試劑，在0~60°C下反應(yīng)1~48h 后，在沉淀劑中沉淀析出，分離、洗滌、干燥后，得到基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料。
[0024] 其中：在步驟（1)中，所述鹵甲基化的聚合物的結(jié)構(gòu)通式如式(7)、式(8)、式(9)或 式（10)所示，式中：x = 〇.01~0.99;n是介于10至1000之間的整數(shù);Y為Cl或Br。
[0025]
[0026] 相同；所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為極性非質(zhì)子溶劑，如二甲亞砜、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲 酰胺、N，N-二甲基乙酰胺;所述沉淀劑選自水、甲醇、乙醇、丙酮或乙醚中的至少一種。
[0027] 在步驟(2)中，所述烷基化試劑的結(jié)構(gòu)為R5X,其中：R5的結(jié)構(gòu)通式
z為從0到17的整數(shù);X為CUBr或I;所述極性溶劑優(yōu)選為極性非質(zhì)子溶劑，如二甲亞砜、N-甲 基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺;所述沉淀劑選自水、甲醇、乙醇、丙酮 或乙醚中的至少一種。
[0028] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了基于上述陰離子交換膜材料的陰離子交換膜的制備方法，如 下：
[0029] 將基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料溶解在有機(jī)溶劑中，獲得基于吡唑鑰鹽的陰 離子交換膜材料的溶液;將所述基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料的溶液在基體或增強(qiáng)織 物上涂膜，去除溶劑后，即得基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜。
[0030] 上述陰離子交換膜的制備方法，還具有如下特點(diǎn)：
[0031] 所述基體選自玻璃板或聚四氟乙烯板;所述增強(qiáng)織物選用聚乙烯布、聚丙烯布、滌 綸布、尼龍布或聚氯乙烯布;所述涂膜的方法可以為溶液澆鑄成膜、旋轉(zhuǎn)涂膜、刮膜、流延或 浸漬;所述去除溶劑的方法可選用室溫?fù)]發(fā)或者在30~200°C加熱烘干。
[0032] 上述陰離子為鹵素原子的陰離子交換膜中的陰離子可以根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即將 式(1)中的X由鹵素離子轉(zhuǎn)換為其他所需要的離子，例如：
[0033]將所述陰離子為鹵素離子的陰離子交換膜浸泡在濃度為0.01~lOmol/L的NaOH水 溶液或濃度為〇. 〇 1~I Omo 1/L的KOH水溶液中進(jìn)行陰離子交換，獲得陰離子為氫氧根離子的 陰離子交換膜(即將基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料的結(jié)構(gòu)式中X轉(zhuǎn)換為0H)。
[0034] 本發(fā)明所獲得的陰離子交換膜可以應(yīng)用在多種隔膜領(lǐng)域，尤其適用于作為堿性燃 料電池的陰離子交換膜。
[0035] 與現(xiàn)有的陰離子交換膜材料結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明所提供的基于吡唑鑰鹽的陰離子交 換膜材料原料來源廣泛、分子設(shè)計(jì)性強(qiáng)、制備方法簡單；另外，得到的吡唑鑰鹽陰離子交換 膜的電導(dǎo)率較高，能夠滿足燃料電池領(lǐng)域的應(yīng)用需求；同時(shí)，吡唑鑰鹽與現(xiàn)有的陽離子功能 基團(tuán)相比，具有較好的耐堿性，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0036]圖1為實(shí)施例2中所制備得到的含吡唑的聚醚砜的氫核磁共振譜圖（60 0MHz， CDCl3)〇
[0037]圖2為實(shí)施例2所制備得到的含吡唑鑰鹽的聚醚砜的氫核磁共振譜圖（600MHz， DMSO-(I6)0
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0039] 實(shí)施例1
[0040] 本實(shí)施例中，基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料具有式(11)所示的結(jié)構(gòu)式：
[0041]
[0042]具體制備方法為：
[0043] 將2.OOg氯甲基化取代度為50%的氯甲基化聚醚砜溶解在20mL N，N-二甲基甲酰 胺中，然后加入〇. 40g吡唑和3.56g氫氧化鉀，室溫下反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，溶液在大量水中 沉淀，洗滌、干燥后得到含吡唑的聚醚砜。
[0044] 將0.60g制備的含吡唑的聚醚砜溶解在IOmL N，N-二甲基甲酰胺中，然后加入 1.50g碘甲烷并將體系升溫至45°C反應(yīng)48h。反應(yīng)后，將體系在丙酮中沉淀，洗滌、過濾、干燥 后得到含吡唑鑰鹽的聚醚砜。
[0045] 將制備的含吡唑鑰鹽的聚醚砜溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% 的聚合物溶液。過濾后，用流延法將該溶液涂覆在潔凈的玻璃板上，將玻璃板放置在80 °C的 干燥箱中過夜，以除去大部分溶劑，然后轉(zhuǎn)移至80°C真空干燥箱中以充分除去溶劑。待溫度 降至室溫后取出玻璃板，將其置于溫水中脫膜，用去離子水充分洗滌后，薄膜置于干燥箱中 烘干，得到陰離子為碘離子的陰離子交換膜。
[0046] 將該膜在lmol/L KOH溶液中浸泡48h，再用去離子水充分洗凈，即可以得到陰離子 為OiT的陰離子交換膜。
[0047] 經(jīng)測定，該薄膜的吸水率為45%;離子交換容量為1.90mmol/g;膜在40°C下的電導(dǎo) 率為 45 · 6mS/cm。
[0048] 實(shí)施例2
[0049] 本實(shí)施例中，基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜具有式(12)所示的結(jié)構(gòu)式：
[0050]
[00511具體制備方法為：
[0052] 將2.OOg氯甲基化取代度為50%的氯甲基化聚醚砜溶解在20mL N，N-二甲基甲酰 胺中，然后加入〇.50g 3,5-二甲基吡唑和3.568氫氧化鉀，室溫下反應(yīng)2411。反應(yīng)結(jié)束后，溶 液在大量水中沉淀，洗滌、干燥后得到含吡唑的聚醚砜。
[0053] 將0.65g制備的含吡唑的聚醚砜溶解在IOmL N，N-二甲基甲酰胺中，然后加入 1.50g碘甲烷并將體系升溫至45°C反應(yīng)48h。反應(yīng)后，將體系在丙酮中沉淀，洗滌、過濾、干燥 后得到含吡唑鑰鹽的聚醚砜。
[0054]將制備的含吡唑鑰鹽的聚醚砜溶解在N，N_二甲基甲酰胺中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% 的聚合物溶液。過濾后，用流延法將該溶液涂覆在潔凈的玻璃板上，將玻璃板放置在80 °C的 干燥箱中過夜，以除去大部分溶劑，然后轉(zhuǎn)移至80°C真空干燥箱中以充分除去溶劑。待溫度 降至室溫后取出玻璃板，將其置于溫水中脫膜，用去離子水充分洗滌后，薄膜置于干燥箱中 烘干，得到陰離子為碘離子的陰離子交換膜。
[0055] 將該膜在lmol/L KOH溶液中浸泡48h，再用去離子水充分洗凈，即可以得到陰離子 為OiT的陰離子交換膜。
[0056] 經(jīng)測定，該薄膜的吸水率為40 % ;離子交換容量為1.68mmol/g;膜在40°C下的電導(dǎo) 率為31.0mS/cm。
[0057] 實(shí)施例3
[0058]本實(shí)施例中，基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜具有式(13)所示的結(jié)構(gòu)式：
[0059]
[0060] 具體制備方法為：
[0061 ] 將2.OOg甲基溴化度為30%的溴化聚苯醚溶解在50mL N-甲基吡咯烷酮中，然后加 入0.65g吡唑和5.25g氫氧化鉀，升溫至60°C反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，溶液在大量水中沉淀，洗 滌、干燥后得到含吡唑的聚苯醚。
[0062] 將0.60g制備的含吡唑的聚醚砜溶解在IOmL N-甲基吡咯烷酮中，然后加入2. OmL 溴乙烷并將體系升溫至60°C反應(yīng)24h。反應(yīng)后，將溶液在乙醚中沉淀，洗滌、過濾、干燥后得 到含吡唑鑰鹽的聚苯醚。
[0063]將制備的含吡唑鑰鹽的聚苯醚溶解在N-甲基吡咯烷酮中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 聚合物溶液。過濾后，用流延法將該溶液涂覆在潔凈的玻璃板上，將玻璃板放置在80 °C的干 燥箱中過夜，以除去大部分溶劑，然后轉(zhuǎn)移至80°C真空干燥箱中以充分除去溶劑。待溫度降 至室溫后取出玻璃板，將其置于溫水中脫膜，用去離子水充分洗滌后，薄膜置于干燥箱中烘 干，得到陰離子為碘離子的陰離子交換膜。
[0064] 將該膜在2mol/L KOH溶液中浸泡48h，再用去離子水充分洗凈，即可以得到陰離子 為OiT的陰離子交換膜。
[0065] 經(jīng)測定，該薄膜的吸水率為39% ;離子交換容量為1.85mmol/g;膜在40°C下的電導(dǎo) 率為 29 · 8mS/cm。
[0066] 實(shí)施例4
[0067] 本實(shí)施例中，基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜具有式(14)所示的結(jié)構(gòu)式：
[0068]
[0069]具體制備方法為：
[0070] 將2.OOg甲基溴化度為30%的溴化聚苯醚溶解在50mL N-甲基吡咯烷酮中，然后加 入0.65g吡唑和4.50g氫氧化鉀，升溫至60°C反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，溶液在大量水中沉淀，洗 滌、干燥后得到含吡唑的聚苯醚。
[0071] 將0.60g制備的含吡唑的聚醚砜溶解在IOmL N-甲基吡咯烷酮中，然后加入2. OmL 1-碘丁烷并將體系升溫至60°C反應(yīng)24h。反應(yīng)后，將溶液在乙醚中沉淀，洗滌、過濾、干燥后 得到含吡唑鑰鹽的聚苯醚。
[0072] 將制備的含吡唑鑰鹽的聚苯醚溶解在N-甲基吡咯烷酮中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 聚合物溶液。過濾后，用流延法將該溶液涂覆在潔凈的玻璃板上，將玻璃板放置在80 °C的干 燥箱中過夜，以除去大部分溶劑，然后轉(zhuǎn)移至80°C真空干燥箱中以充分除去溶劑。待溫度降 至室溫后取出玻璃板，將其置于溫水中脫膜，用去離子水充分洗滌后，薄膜置于干燥箱中烘 干，得到陰離子為碘離子的陰離子交換膜。
[0073] 將該膜在2mol/L KOH溶液中浸泡48h，再用去離子水充分洗凈，即可以得到陰離子 為OiT的陰離子交換膜。
[0074] 經(jīng)測定，該薄膜的吸水率為21 % ;離子交換容量為1.85mmol/g;膜在40°C下的電導(dǎo) 率為18.0mS/cm。
[0075] 實(shí)施例5
[0076] 本實(shí)施例中，基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜具有式(15)所示的結(jié)構(gòu)式：
[0077]
[0078]具體制備方法為：
[0079]將2.OOg苯乙烯和對氯甲基苯乙烯的共聚物(對氯甲基苯乙烯摩爾含量為20%)溶 解在3011^叱1二甲基乙酰胺中，然后加入0.7(^3-甲基吡唑和5.0(^氫氧化鉀，升溫至60 °C反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，溶液在大量甲醇中沉淀，洗滌、干燥后得到含吡唑的聚苯乙烯。
[0080] 將0.60g制備的含吡唑的聚醚砜溶解在IOmL N-甲基吡咯烷酮中，然后加入I.OmL 碘甲烷并將體系升溫至60°C反應(yīng)24h。反應(yīng)后，將溶液在水中沉淀，洗滌、過濾、干燥后得到 含吡唑鑰鹽的聚苯乙烯。
[0081] 將制備的含吡唑鑰鹽的聚苯乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 的聚合物溶液。過濾后，用流延法將該溶液涂覆在潔凈的玻璃板上，將玻璃板放置在80 °C的 干燥箱中過夜，以除去大部分溶劑，然后轉(zhuǎn)移至80°C真空干燥箱中以充分除去溶劑。待溫度 降至室溫后取出玻璃板，將其置于溫水中脫膜，用去離子水充分洗滌后，薄膜置于干燥箱中 烘干，得到陰離子為碘離子的陰離子交換膜。
[0082] 將該膜在2mol/L KOH溶液中浸泡48h，再用去離子水充分洗凈，即可以得到陰離子 為OiT的陰離子交換膜。
[0083] 經(jīng)測定，該薄膜的吸水率為29%;離子交換容量為2.11mmol/g;膜在40°C下的電導(dǎo) 率為 25 · 6mS/cm。
[0084] 實(shí)施例6
[0085] 本實(shí)施例中，基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜具有式(16)所示的結(jié)構(gòu)式：
[0087]具體制備方法為：
[0088] 將2.OOg氯甲基化取代度為40%的氯甲基化聚醚砜溶解在20mL N，N-二甲基甲酰 胺中，然后加入〇. 35g吡唑和3. OOg氫氧化鉀，室溫下反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，溶液在大量水中 沉淀，洗滌、干燥后得到含吡唑的聚醚砜。
[0089] 將0.60g制備的含吡唑的聚醚砜溶解在IOmL N，N_二甲基甲酰胺中，然后加入 1.50g碘甲烷并將體系升溫至45°C反應(yīng)48h。反應(yīng)后，將體系在丙酮中沉淀，洗滌、過濾、干燥 后得到含吡唑鑰鹽的聚醚砜。
[0090] 將制備的含吡唑鑰鹽的聚醚砜溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% 的聚合物溶液。過濾后，用流延法將該溶液涂覆在潔凈的玻璃板上，將玻璃板放置在80 °C的 干燥箱中過夜，以除去大部分溶劑，然后轉(zhuǎn)移至80°C真空干燥箱中以充分除去溶劑。待溫度 降至室溫后取出玻璃板，將其置于溫水中脫膜，用去離子水充分洗滌后，薄膜置于干燥箱中 烘干，得到陰離子為碘離子的陰離子交換膜。
[0091] 將該膜在lmol/L KOH溶液中浸泡48h，再用去離子水充分洗凈，即可以得到陰離子 為OiT的陰離子交換膜。
[0092]經(jīng)測定，該薄膜的吸水率為30%;離子交換容量為1.63mmol/g;膜在30°C下的電導(dǎo) 率為 20 · 3mS/cm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料，其特征在于:所述基于吡唑鑰鹽的陰離子交換 膜材料的結(jié)構(gòu)式如式(1)所示：所述基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料含有如式(2)所示的吡唑鑰鹽結(jié)構(gòu)：2. 如權(quán)利要求1所述的基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料，其特征在于： 式中：RiUs各自獨(dú)立的選自氫原子、或碳原子數(shù)為1~16的脂肪類取代基、或碳原子 數(shù)為6~24的芳香族取代基； R4為碳原子數(shù)為1~18的脂肪類取代基，或碳原子數(shù)為6~24的取代或未取代的芳香族 取代基； X為陰離子，選自Cl、Br、I中的至少一種。3. 如權(quán)利要求1所述的基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料，其特征在于:式（1)中的聚 合物骨架的結(jié)構(gòu)如式(3)、式(4)、式(5)或式(6)所示：式(3)中：x = 0.01~0.99;n是介于10至1000之間的整數(shù);Q指代如式（2)所示的吡唑鑰 鹽；式(4)中：l<hl+il+jl+kl<4,且為整數(shù);x = 0.01~0.99;n是介于10至1000之間的整 數(shù);Q指代如式(2)所示的吡唑鑰鹽;R選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多種：式（5)中：1彡h2+i2+j2+k2彡4,且為整數(shù)；x = 0.01~0.99;n是介于10至1000之間的整 數(shù);Q指代如式(2)所示的吡唑鑰鹽;R選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多種：式(6)中：x = 0.01~0.99;n是介于10至1000之間的整數(shù);Q指代如式（2)所示的吡唑鑰 鹽。4. 一種權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料的制備方 法，其特征在于按照如下方法進(jìn)行： (1) 將鹵甲基化的聚合物溶解在有機(jī)溶劑中，再分別按照鹵甲基化的聚合物所含鹵甲 基摩爾量的1~10、1~20倍加入吡唑化合物和無機(jī)堿，在0~100 °C條件下反應(yīng)1~72h;反應(yīng) 結(jié)束后，在沉淀劑中沉淀析出，分離、洗滌、干燥，得到吡唑聚合物； (2) 將吡唑聚合物溶解于極性溶劑中，加入烷基化試劑，在0~60°C下反應(yīng)1~48h后，在 沉淀劑中沉淀析出，分離、洗滌、干燥后，得到基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料的制備方法，其特征在于： 在步驟（1)中，所述鹵甲基化的聚合物的結(jié)構(gòu)通式如式（7)、式(8)、式(9)或式（10)所 示，式中：x = 0.01~0.99 ;n是介于10至1000之間的整數(shù);Y為C1或Br。所述吡唑化合物的結(jié)構(gòu)通式 其中的指代與式(2)中的指代相同；f 所述有機(jī)溶劑為極性非質(zhì)子溶劑； 所述沉淀劑選自水、甲醇、乙醇、丙酮或乙醚中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料的制備方法，其特征在于： 在步驟(2)中，所述烷基化試劑的結(jié)構(gòu)為R5X，其中：R5的結(jié)構(gòu)通式為z為從 0到17的整數(shù);X為Cl、Br或I; 所述極性溶劑為極性非質(zhì)子溶劑； 所述沉淀劑選自水、甲醇、乙醇、丙酮或乙醚中的至少一種。7. -種基于權(quán)利要求1所述的陰離子交換膜材料的陰離子交換膜的制備方法，其特征 在于： 將基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料溶解在有機(jī)溶劑中，獲得基于吡唑鑰鹽的陰離子 交換膜材料的溶液;將所述基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜材料的溶液在基體或增強(qiáng)織物上 涂膜，去除溶劑后，即得基于吡唑鑰鹽的陰離子交換膜。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于:將制備的陰離子交換 膜浸泡在濃度為〇. 〇 1~1 Omo 1 /L的NaOH水溶液或濃度為0.01~10mo 1/L的KOH水溶液中進(jìn)行 陰離子交換，得到陰離子為氫氧根的陰離子交換膜。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于:所述涂膜的方法 為溶液澆鑄成膜、旋轉(zhuǎn)涂膜、刮膜、浸漬或流延成膜。10. -種權(quán)利要求7或8所述制備方法所制得的陰離子交換膜的應(yīng)用，其特征在于：用于 作為堿性燃料電池的陰離子交換膜。
【文檔編號(hào)】B01J41/12GK106040318SQ201610409735
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】魏海兵, 陳穎, 王金雷, 丁運(yùn)生, 楊善中, 方華高
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)