新材料及其应用

本发明公开了一种侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜及其制备方法，所述侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜包括阳离子交换膜和设置于阳离子交换膜界面的季铵化聚苯胺，所述阳离子交换膜为基膜，季铵化聚苯胺为活性层。本发明中，聚苯胺保证了活性层的致密性，而不同碳链长度卤代烷的季铵化改性则有效提高了膜的荷正电性。从而达到单价阳离子选择性分离。

成果亮点

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜及其制备方法，它是基于季铵化聚苯胺活性层，增加膜的致密性的同时改变基膜的表面荷电性，进而制备出相应的单价阳离子选择性分离膜。 所述的一种侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜，其特征在于包括基膜和位于基膜界面上的活性层，在界面采用苯胺与氧化剂氧化聚合后，所得聚合物与季铵化试剂反应制得的季铵化聚苯胺，所述季铵化聚苯胺为活性层；季铵化试剂的结构通式为X-(CH2)n-CH3，所述X为Cl、Br或I，n表示0~18的整数；所述季铵化试剂优选为溴乙烷、1-溴丙烷或1-溴丁烷。

一种侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜及其制备方法的应用前景

这种侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜具有广泛的应用前景，可用于高效分离、能源存储与转换、生物医学领域以及精细化学品合成等领域。

 

在高效分离领域，侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜可以有效地分离单价离子，如钠离子、钾离子、锂离子、氢离子等，使其在水处理、溶液浓缩、药物分离等方面具有应用价值。例如，在海水淡化过程中，这种膜可以将海水中的单价离子与其他离子分离，从而得到淡水。

 

在能源存储与转换领域，侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜可以应用于锂离子电池、钠离子电池等储能系统中。通过在电池正极和负极之间设置这种膜，可以有效地阻止单价离子的迁移，提高电池的安全性和稳定性。此外，这种膜还可以应用于燃料电池中，将燃料电池中的单价离子与其他离子分离，提高电池的效率和寿命。

 

在生物医学领域，侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜可以用于人工器官、生物传感器等方面。例如，在人工器官中，这种膜可以用于离子交换和物质传递，提高人工器官的性能和寿命。在生物传感器中，这种膜可以用于检测生物体内的单价离子浓度，为疾病诊断和治疗提供数据支持。

 

在精细化学品合成领域，侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜可以用于固定催化剂，提高催化剂的稳定性和反应效率，从而制备高纯度、高附加值的化学品。此外，这种膜还可以应用于离子交换色谱中，用于分离和分析单价离子。

 

综上所述，这种侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜具有广泛的应用前景，将在高效分离、能源存储与转换、生物医学领域以及精细化学品合成等领域发挥重要作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明的侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜，它是通过在基膜表面使用苯胺与氧化剂氧化聚合然后与季铵化试剂反应生成的季铵化聚苯胺活性层制备得到，巧妙的利用聚苯胺的致密性与季铵化改性后的荷电性实现了单多价阳离子选择性分离的性能，且聚苯胺良好的水稳定性和季铵化改性后与基膜的静电相互作用，保证了活性层良好的稳定性。

（2）本发明的侧链季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜的制备过程中，通过调节制备步骤中反应条件，如苯胺单体组分料液浓度、操作时间、操作温度等，可以有效调控活性层厚度致密度与季铵化程度（季铵化程度即为表面荷电性），从而使得到的单价阳离子选择性分离膜具有单多价阳离子选择性分离的性能。