公开(公告)号：CN113801474A

公开(公告)日：2021-12-17

申请号：CN202111147556.X

申请日：2021-09-29

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  陈璇 ,  史情缘 ,  孟令鑫 ,  赵鹏云 ,  雷锦轩 ,  兰天 ,  王哲

IPC分类号： C08L81/06 ,  C08L87/00 ,  C08J5/22 ,  C08G75/23 ,  C08G83/00 ,  H01M8/1041 ,  H01M8/1069

摘要： 本发明公开了一种含羧基的磺化聚芳醚酮砜与Im‑UiO‑66‑AS共混的复合型质子交换膜及其制备方法，选用的聚合物基质为含羧基的磺化聚芳醚酮砜（DS=60%）。聚合物基质中的–COOH可以与Zr4+配位，加强与Im‑UiO‑66‑AS的作用力。Im‑UiO‑66‑AS可以提供两个质子源和四个跳跃位点，为提高杂化膜的质子传导率和化学稳定性做出显著贡献。具体组成成分为：以含羧基的磺化聚芳醚酮砜（C‑SPAEKS）为有机基质，Im‑Uio‑66‑AS为填料。实验表明，本发明所制备的杂化膜的厚度在30‑41μm，表现出优异的化学性能。相比较于纯C‑SPAEKS（30oC为0.0869 S/cm，80oC为0.1609 S/cm），C‑SPAEKS‑3%Im‑UiO‑66‑AS（30oC为0.1256 S/cm，80oC为0.2338 S/cm）表现出极大的提升，约为纯膜的1.5倍，约为Nafion117(0.1003 S cm‑1 at 80oC)的2.33倍。

公开(公告)号：CN113078341A

公开(公告)日：2021-07-06

申请号：CN202110338682.7

申请日：2021-03-30

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  任佳会 ,  张振国 ,  陈璇 ,  巨盟池 ,  王哲 ,  张宇峰

IPC分类号： H01M8/103 ,  H01M8/1069 ,  H01M8/083

摘要： 本发明公开了一种燃料电池用聚醚醚酮/阳离子型金属有机框架交联膜，咪唑功能化聚醚醚酮与阳离子型D‑UiO‑66‑NH2质量比为1:0.005~0.02。制备的咪唑功能化聚醚醚酮所用咪唑单体含有双键，可以使膜通过交联抑制膜的过度溶胀，所制备的阳离子型D‑UiO‑66‑NH2上的阳离子基团可以帮助构建离子传输通道，进一步提高离子传导率，实验结果表明，本发明的阴离子交换膜在80℃下离子传导率为0.026‑0.073 S cm‑1，该阴离子交换膜的厚度为16‑31μm。

公开(公告)号：CN113067022A

公开(公告)日：2021-07-02

申请号：CN202110338524.1

申请日：2021-03-30

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  巨盟池 ,  陈璇 ,  张振国 ,  任佳会 ,  王哲 ,  张宇峰

IPC分类号： H01M8/1044 ,  H01M8/1069 ,  C08F283/00 ,  C08F220/58 ,  C08G75/23 ,  C08G83/00

摘要： 本发明公开了一种含氨基的磺化聚芳烯醚酮砜共混ZIF‑67金属有机框架复合型质子交换膜，其中，所述的含氨基的磺化聚芳烯醚酮砜和ZIF‑67的质量比为1:0.05~0.15。采用常规溶液法所制备的ZIF‑67晶体由2‑甲基咪唑与钴离子桥连而成，具有SDO型拓扑结构。同时，ZIF‑67具备开放式的骨架结构和规则的孔道结构的也具有优异的化学稳定性及热稳定性。含氨基的磺化聚芳烯醚酮砜中的氨基和ZIF‑67中所含钴离子具有较好的配位作用，从而形成致密的ZIF‑67杂化膜，可以提高复合膜的质子传输能力。ZIF‑67还可以增强复合膜的热稳定性、尺寸稳定性和化学稳定性。实验结果表明，本发明的杂化膜在80 oC时的质子传导率为0.044 S cm‑1‑0.116 S cm‑1，杂化膜的厚度为35~65μm。

公开(公告)号：CN113185738A

公开(公告)日：2021-07-30

申请号：CN202110447648.3

申请日：2021-04-25

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  任佳会 ,  陈璇 ,  巨盟池 ,  雷锦轩 ,  赵鹏云 ,  孟令鑫 ,  王哲

IPC分类号： C08J5/22 ,  C08L81/06 ,  C08L87/00 ,  H01M8/083

摘要： 本发明公开了一种燃料电池用含氨基的聚芳醚酮砜/阳离子型金属有机框架阴离子交换膜，其中含氨基的聚芳醚酮砜与阳离子型D‑UiO‑66‑NH2质量比为1:0.005~0.02，制备的聚芳醚酮砜聚合物中含有氨基，能够促进形成氢键网络，氢键网络可以帮助抑制膜的溶胀，进一步促进离子传输通道的形成；所制备的阳离子型D‑UiO‑66‑NH2上含有的阳离子基团也可以帮助构建离子传输通道，在提高膜的机械稳定性的同时进一步提高离子传导率，实验结果表明，本发明的阴离子交换膜在80℃下离子传导率为0.129‑0.184 S cm‑1，该阴离子交换膜的厚度为25.3‑35.67μm，这表明其在燃料电池装置中的应用潜力。研究的基于PAEK的阴离子交换膜是AEMFC开发的很好的候选材料。有望应用于燃料电池领域。

公开(公告)号：CN113185737A

公开(公告)日：2021-07-30

申请号：CN202110446642.4

申请日：2021-04-25

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  陈璇 ,  巨盟池 ,  任佳会 ,  赵鹏云 ,  孟令鑫 ,  雷锦轩 ,  王哲 ,  刘治灼 ,  史情缘

IPC分类号： C08J5/22 ,  C08L51/08 ,  C08L87/00 ,  C08K9/12 ,  C08K3/04 ,  H01M8/1041 ,  H01M8/1086

摘要： 本发明公开了一种侧链型磺化聚芳醚酮砜/ZIF‑67@GO复合膜及其制备方法，通过加入具有磺酸基团的烷基长侧链来构筑亲/疏水微相分离结构，之后加入金属有机框架填料，构建了良好互连的金属有机框架结构（ZIF‑67@GO）。杂化膜的具体组成为：以含羧基与双键的磺化聚芳醚酮砜（C‑SPAEKS‑DBS）为有机基质，2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙烷磺酸（AMPS）为侧链，ZIF‑67@GO为金属有机框架填料。实验表明，本发明所制备的杂化膜的厚度在90‑110μm，表现出优异的质子传导率，相比较于纯C‑SPAEKS‑DBS‑AMPS（30℃为0.0487S/cm，80℃为0.0809 S/cm），C‑SPAEKS‑DBS‑AMPS‑1%ZIF‑67@GO（30℃为0.0868 S/cm，80℃为0.1331 S/cm）表现出极大的提升，约为纯膜的1.7倍。杂化膜的质子传导率相比较于Nafion膜来说，增长了大约27%。

公开(公告)号：CN112940323A

公开(公告)日：2021-06-11

申请号：CN202110446412.8

申请日：2021-04-25

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  巨盟池 ,  陈璇 ,  孟令鑫 ,  雷锦轩 ,  赵鹏云 ,  王哲 ,  史情缘

IPC分类号： C08J5/22 ,  C08G75/23 ,  H01M8/1032 ,  H01M8/1072 ,  H01M8/1088 ,  C08L81/06

摘要： 本发明公开了一种通过化学键合方式将金属有机框架锚定在磺化聚芳醚酮砜上的质子交换膜的制备。其中，所述的氨基磺化聚芳醚酮砜和UiO‑66‑NH2的质量比为1:0.03~0.09。将UiO‑66‑NH2以化学键键合的方式连接到聚合物主链上，制备含UiO‑66‑NH2的磺化聚芳醚酮砜膜，提高两相界面的相容性。同时，UiO‑66‑NH2本身具有优异的热稳定性、机械性能和亲水性，能够提高复合膜的尺寸稳定性和保水能力，进而提高复合膜的质子传导率。实验结果表明，本发明的复合膜在30‑80 oC时的质子传导率为0.0579 S cm‑1‑0.148 S cm‑1，复合膜的厚度为25~40μm。

公开(公告)号：CN114267858A

公开(公告)日：2022-04-01

申请号：CN202111614435.1

申请日：2021-12-27

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  陈璇 ,  史情缘 ,  孟令鑫 ,  赵鹏云 ,  雷锦轩 ,  兰天 ,  王哲

IPC分类号： H01M8/10 ,  H01M8/1018 ,  H01M8/1041

摘要： 本发明公开了基于负载离子液体的金属有机框架复合型质子交换膜及制备方法，属于高分子化学与功能膜材料技术领域，选用的有机基质为含羧基的磺化聚芳醚酮砜(DS＝60％)，有丰富的‑SO3H和–COOH，利于质子的提供和传输；此外，–COOH可以与Zr4+配位，加强与UiO‑66‑AS@IL的作用力；UiO‑66‑AS@IL填料为提高复合型质子交换膜的质子传导率和尺寸稳定性做出显著贡献；具体组成成分为：以含羧基的磺化聚芳醚酮砜(C‑SPAEKS)为有机基质，UiO‑66‑AS@IL为有机‑无机填料。实验表明，本发明所制备的杂化膜的厚度在20‑40μm，表现出优异的化学性能，相比较于纯C‑SPAEKS(30℃为0.0581S/cm，90℃为0.1751S/cm)，C‑SPAEKS‑5％UiO‑66‑AS@IL(30℃为0.0730S/cm，90℃为0.2450S/cm)表现出极大的提升，约为纯膜的1.40倍，约为Nafion117(0.1003S/cm at80℃)的2.23倍。

公开(公告)号：CN113067021A

公开(公告)日：2021-07-02

申请号：CN202110338250.6

申请日：2021-03-30

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  陈璇 ,  巨盟池 ,  张振国 ,  任佳会 ,  张宇峰 ,  王哲

IPC分类号： H01M8/1044 ,  H01M8/1072 ,  C08G75/23 ,  C08G83/00

摘要： 本发明公开了一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与金属有机框架共混的质子交换膜及其制备方法，通过加入具有磺酸基团的的烷基长侧链构筑亲/疏水微相分离结构，之后加入金属有机框架作为有机—无机填料，MOFs的刚性骨架可以约束聚合物链的运动，增强复合膜的尺寸稳定性，框架内的氢键网络也能够为质子迁移提供通道，促进质子的传输。杂化膜的具体组成为：以含羧基与双键的磺化聚芳醚酮砜（C‑SPAEKS‑DBS）为有机基质，2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙烷磺酸（AMPS）为侧链，Im‑MOF‑801为有机‑无机填料，实验表明，本发明所制备的杂化膜的厚度在75‑90μm，表现出优异的质子传导率，相比较于纯C‑SPAEKS‑DBS‑AMPS（30℃为0.0487S/cm‑1，80℃为0.0809 S/cm‑1），C‑SPAEKS‑DBS‑AMPS‑0.5%Im‑MOF‑801（30℃为0.1205 S/cm‑1，80℃为0.1992 S/cm‑1），表现出极大的提升，约为纯膜的2.5倍。

公开(公告)号：CN113178602B

公开(公告)日：2022-12-27

申请号：CN202110446452.2

申请日：2021-04-25

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  巨盟池 ,  陈璇 ,  孟令鑫 ,  雷锦轩 ,  赵鹏云 ,  王哲 ,  刘治灼

IPC分类号： H01M8/1069 ,  H01M8/1025 ,  H01M8/1039 ,  H01M8/1041 ,  C08J5/22 ,  C08L61/16 ,  C08L87/00 ,  C08K3/04

摘要： 本发明公开了ZIF‑8/聚醚醚酮和ZIF‑8@GO/聚醚醚酮阴离子复合膜的制备方法。其中，所述的溴代聚醚醚酮和ZIF‑8、ZIF‑8@GO的质量比为1:0.005~0.02；将3‑氨基‑1，2，4三唑接枝到聚合物主链上，制备的含咪唑和氨基的膜具有明显的亲疏水微相分离结构，保证了膜有良好的化学稳定性。采用溶液法制备ZIF‑8和ZIF‑8@GO，ZIF‑8由2‑甲基咪唑与锌离子桥连而成，由于具有优异的耐碱稳定性和热稳定性，使得ZIF‑8在阴离子交换膜领域具有一定的应用前景。特别的是，ZIF‑8中所含的锌离子与氨基有较好的配位作用，有利于复合膜形成明显的亲疏水微相分离结构并且提高复合膜的传导率；同时，在ZIF‑8中负载GO，利用GO具有大比表面积、良好的亲水性和机械性，提高复合膜的传导率和尺寸稳定性。结果表明，本发明的复合膜在80 oC时的传导率为0.06S cm‑1‑0.15 S cm‑1，膜厚度为20~40μm。

公开(公告)号：CN113675450A

公开(公告)日：2021-11-19

申请号：CN202111147633.1

申请日：2021-09-29

申请人： 长春工业大学

发明人： 徐晶美 ,  陈璇 ,  史情缘 ,  孟令鑫 ,  赵鹏云 ,  雷锦轩 ,  兰天 ,  王哲

IPC分类号： H01M8/1032 ,  H01M8/1044 ,  H01M8/1081 ,  C08G83/00 ,  C08J5/22 ,  C08L81/06 ,  C08L87/00

摘要： 本发明公开了一种含羧基的磺化聚芳醚酮砜与UiO‑66‑AS(AS分别代表氨基和磺酸基)共混的复合型质子交换膜及其制备方法，选用的有机基质为含羧基的磺化聚芳醚酮砜（DS=60%），有丰富的‑SO3H和–COOH，利于质子的提供和传输。此外，–COOH可以与Zr4+配位，加强与UiO‑66‑AS的作用力。Uio‑66‑AS可以提供一个质子源和两个跳跃位点，为提高杂化质子交换膜的质子传导率和化学稳定性做出显著贡献。具体组成成分为：以含羧基的磺化聚芳醚酮砜（C‑SPAEKS）为有机基质，Uio‑66‑AS为有机‑无机填料。实验表明，本发明所制备的杂化膜的厚度在30‑50μm，表现出优异的化学性能，相比较于纯C‑SPAEKS（30 oC为0.0869 S/cm，80 oC为0.1609 S/cm），C‑SPAEKS‑4%UiO‑66‑AS（30 oC为0.1256 S/cm，80oC为0.2160 S/cm）表现出极大的提升，约为纯膜的1.3倍，约为Nafion117(0.1003 S/cm at 80oC)的2.15倍。