新材料及其应用

一种均相阴离子交换膜的制备方法，包括：(1)3,3’?二溴?4,4’?二氟二苯砜与改性化合物经Heck反应制备得到式(III)所示的改性4,4’?二氟二苯砜；所述的改性化合物为5?己烯?1?醇、1?己烯或乙烯；(2)4,4’?二氟二苯砜和2,2?二(3?氨基?4?羟苯基)六氟丙烷单体缩聚形成齐聚物A；改性4,4’?二氟二苯砜和2,2?二(4?羟苯基)六氟丙烷单体缩聚形成齐聚物B；将齐聚物A和齐聚物B混合经缩聚得到聚合物C；(3)利用1?溴?6?咪唑盐己烷链对聚合物C进行功能化改性得到聚合物D；(4)利用溶液浇铸法将聚合物D制成均相阴离子交换膜。本发明制备的均相阴离子交换膜具有优异的离子传导率、化学稳定性、机械性能、单价阴离子渗透通量和单价阴离子选择性。

成果亮点

本发明要解决的技术问题是提供一种均相阴离子交换膜的制备方法。 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 本发明提供了一种均相阴离子交换膜的制备方法，包括以下步骤： (1)改性4,4’-二氟二苯砜(m-DFPS)的制备： 3,3’-二溴-4,4’-二氟二苯砜与改性化合物经Heck反应制备得到式(III)所示的改性4,4’-二氟二苯砜；所述的改性化合物为5-己烯-1-醇、1-己烯或乙烯； (2)投料摩尔比为1～1.1:1(优选1:1)的4,4’-二氟二苯砜(DFPS)和2,2-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷(BisAPAF)单体在溶剂中缩聚形成齐聚物A； 投料摩尔比为1～1.1:1(优选1:1)的改性4,4’-二氟二苯砜(m-DFPS)和2,2-二(4-羟苯基)六氟丙烷(BPAF)单体在溶剂中缩聚形成齐聚物B； 将齐聚物A和齐聚物B按一定比例混合，在溶剂中经缩聚得到聚合物C；其中制备齐聚物A所需的4,4’-二氟二苯砜与制备齐聚物B所需的改性4,4’-二氟二苯砜的摩尔比x＝2～7:3；

一种均相阴离子交换膜的制备方法的应用前景非常广泛。这种方法可以用于制造高效的电池、燃料电池、电解槽等设备，也可用于水处理、环境保护等领域。高效电池是均相阴离子交换膜的重要应用之一。这种膜可以在充电时让阴离子通过，同时阻止阳离子通过，从而提高电池的能量密度和功率密度。燃料电池是另一个重要应用。均相阴离子交换膜可以作为燃料电池中的质子交换膜，用于分离阳极和阴极气体，并传导质子。这种膜的耐久性和效率都很高，可以延长燃料电池的使用寿命，并提高其输出功率。此外，均相阴离子交换膜还可以用于水处理和环境保护领域。例如，在海水淡化中，这种膜可以用于去除海水中的盐分；在废水中，这种膜可以用于去除重金属离子；在空气污染控制中，这种膜可以用于过滤有害气体和颗粒物。总之，均相阴离子交换膜的制备方法具有广泛的应用前景，不仅可以用于能源领域，也可以用于环境保护等领域，具有重要的研究和开发价值。 

相比于现有技术，本发明的优点在于:

(1)本发明聚合物D为嵌段结构，通过在同一主链上引入端位疏水/亲水的柔性辅助侧链，调控离子交换膜的溶胀率，并构筑“辅助离子通道”；同时嵌段共聚物呈现独特的相分离形态，形成良好的亲水联通域；这些结构特征都有利于提高由其制得的阴离子交换膜的机械性能以及对一/二价阴离子的分离性能及一价离子的通量。

(2)本发明均相阴离子交换膜采用的原料为常见的化工原料，其价格低廉，容易获得。

(3)本发明制备的是均相结构阴离子交换膜，其稳定化学结构使其长周期稳定性能优于传统表面改性离子膜。