滲透性能，與純Naf1n膜相比，填充植酸修飾空心多巴胺的復合膜的質(zhì)子傳導與阻醇能力均得到提高。
[0028]實施例2:制備Naf1n/DPA2_6%復合膜，包括以下步驟:
[0029]空心多巴胺的制備:與實施例1相同；
[0030]植酸修飾空心多巴胺的制備:將0.1g步驟一得到的空心多巴胺微囊懸浮在50mL水中，加入0.43g植酸，以100r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2小時，離心洗滌，得到植酸修飾空心多巴胺；
[0031]復合膜制備與成膜:室溫攪拌下，稱取0.5g Naf1n加入到4mL N, N- 二甲基甲酰胺溶劑中溶解完全；稱取0.03g植酸修飾空心多巴胺加入到Naf1n溶液中，攪拌24h，得到鑄膜液；將鑄膜液靜置2h脫泡后在玻璃板上流延，80°C下干燥12h，120°C下處理12h，將膜揭下，依次置于體積分數(shù)為3%的雙氧水溶液、lmol/L的硫酸水溶液、去離子水中均分別在80°C下浸泡lh，最終得到厚度為75 μ m的Naf1n/DPA2_6%復合膜。將該復合膜在溫度25°C、飽和濕度下進行質(zhì)子傳導測試，質(zhì)子傳導率為0.0708S/cm，在溫度25°C下進行甲醇滲透測試，甲醇滲透率為2.24X 10 6cm2/s。
[0032]圖3示出了實施例2制得的Naf1n/DPA2-6%復合膜的斷面SEM圖。與對比例I的純Naf1n膜相比，填充空心多巴胺微囊后的復合膜的界面形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化，由較為平整變?yōu)榘纪共黄降慕Y(jié)構(gòu)，膜內(nèi)出現(xiàn)較為明顯的球形顆粒，界面相容性良好。通過實施例2的質(zhì)子傳遞與甲醇滲透性能，與純Naf1n膜相比，填充植酸修飾空心多巴胺的復合膜的質(zhì)子傳導與阻醇能力均得到提高。
[0033]實施例3:制備Naf1n/DPA3_4%復合膜，包括以下步驟:
[0034]空心多巴胺的制備:與實施例1相同；
[0035]植酸修飾空心多巴胺的制備:將0.1g步驟一得到的空心多巴胺微囊懸浮在50mL水中，加入0.87g植酸，以100r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2小時，離心洗滌，得到植酸修飾空心多巴胺；
[0036]復合膜制備與成膜:室溫攪拌下，稱取0.5g Naf1n加入到4mL N, N- 二甲基甲酰胺溶劑中溶解完全；稱取0.02g植酸修飾空心多巴胺加入到Naf1n溶液中，攪拌24h，得到鑄膜液；將鑄膜液靜置2h脫泡后在玻璃板上流延，80°C下干燥12h，120°C下處理12h，將膜揭下，依次置于體積分數(shù)為3%的雙氧水溶液、lmol/L的硫酸水溶液、去離子水中均分別在80°C下浸泡lh，最終得到厚度為80 μ m的Naf1n/DPA3-4%復合膜。將該復合膜在溫度25°C、飽和濕度下進行質(zhì)子傳導測試，質(zhì)子傳導率為0.0740S/cm，在溫度25°C下進行甲醇滲透測試，甲醇滲透率為2.55X 10 6cm2/s。圖4示出了實施例3制得的Naf1n/DPA3_4%復合膜的斷面SEM圖。與對比例I的純Naf1n膜相比，膜內(nèi)出現(xiàn)少量球形顆粒，界面相容性良好。通過實施例3的質(zhì)子傳遞與甲醇滲透性能，與純Naf1n膜相比，填充植酸修飾空心多巴胺的復合膜的質(zhì)子傳導與阻醇能力均得到提高。
[0037]實施例4:制備Naf1n/DPA3_6%復合膜，包括以下步驟:
[0038]空心多巴胺的制備:與實施例1相同；
[0039]植酸修飾空心多巴胺的制備:與實施例3相同；
[0040]復合膜制備與成膜:室溫攪拌下，稱取0.5g Naf1n加入到4mL N, N- 二甲基甲酰胺溶劑中溶解完全；稱取0.03g植酸修飾空心多巴胺加入到Naf1n溶液中，攪拌24h，得到鑄膜液；將鑄膜液靜置2h脫泡后在玻璃板上流延，80°C下干燥12h，120°C下處理12h，將膜揭下，依次置于體積分數(shù)為3%的雙氧水溶液、lmol/L的硫酸水溶液、去離子水中均分別在80°C下浸泡lh，最終得到厚度為75 μ m的Naf1n/DPA3_6%復合膜。將該復合膜在溫度25°C、飽和濕度下進行質(zhì)子傳導測試，質(zhì)子傳導率為0.0986S/cm，在溫度25°C下進行甲醇滲透測試，甲醇滲透率為2.16X10 6CmVs0
[0041]圖5示出了實施例4制得的Naf1n/DPA3-6%復合膜的斷面SEM圖。與對比例3的Naf1n/DPA3-4%復合膜，膜內(nèi)球形顆粒明顯增多，界面相容性良好。通過實施4的質(zhì)子傳遞與甲醇滲透性能，與純Naf1n膜及Naf1n/DPA3-4%復合膜相比，填充植酸修飾空心多巴胺的復合膜的質(zhì)子傳導與阻醇能力均得到提高。
[0042]實施例5:制備Naf1n/DPA3_8%復合膜，包括以下步驟:
[0043]空心多巴胺的制備:與實施例1相同；
[0044]植酸修飾空心多巴胺的制備:與實施例3相同；
[0045]復合膜制備與成膜:室溫攪拌下，稱取0.5g Naf1n加入到4mL N, N- 二甲基甲酰胺溶劑中溶解完全；稱取0.04g植酸修飾空心多巴胺加入到Naf1n溶液中，攪拌24h，得到鑄膜液；將鑄膜液靜置2h脫泡后在玻璃板上流延，80°C下干燥12h，120°C下處理12h，將膜揭下，依次置于體積分數(shù)為3%的雙氧水溶液、lmol/L的硫酸水溶液、去離子水中均分別在80°C下浸泡lh，最終得到厚度為70 μ m的Naf1n/DPA3-8%復合膜。將該復合膜在溫度25°C、飽和濕度下進行質(zhì)子傳導測試，質(zhì)子傳導率為0.0681S/cm，在溫度25°C下進行甲醇滲透測試，甲醇滲透率為1.98X 10 6cm2/s。
[0046]圖6示出了實施例5制得的Naf1n/DPA3-8%復合膜的斷面SEM圖。與對比例I的純Naf1n膜相比，填充空心多巴胺微囊后的復合膜的界面形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化，由較為平整變?yōu)榘纪共黄降慕Y(jié)構(gòu)，膜內(nèi)球形顆粒有聚結(jié)現(xiàn)象產(chǎn)生。通過實施5的質(zhì)子傳遞與甲醇滲透性能，與純Naf1n膜相比，質(zhì)子傳導與阻醇能力均得到提高；與Naf1n/DPA3_6%復合膜相比，質(zhì)子傳導與阻醇能力有所下降。
[0047]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種Naf1n/植酸修飾空心多巴胺復合膜，其特征在于:該Naf1n/植酸修飾空心多巴胺復合膜厚度為60?90微米，由Naf1n與植酸修飾的空心多巴胺構(gòu)成，其中，植酸修飾的空心多巴胺與Naf1n質(zhì)量比為0.04?0.08:1。2.—種如權(quán)利要求1所述Naf1n/植酸修飾空心多巴胺復合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、空心多巴胺的制備: 將鈦酸丁酯加入乙二醇中，其中鈦酸丁酯和乙二醇的體積比為0.05?0.5:1，充入氮氣密封，于室溫下攪拌反應10h，得到鈦的乙二醇鹽；將鈦的乙二醇鹽混合液傾倒于丙酮溶液中，其中丙酮溶液中水的質(zhì)量分數(shù)為0.1?1%，劇烈攪拌0.5?lh，陳化lh，得到二氧化鈦顆粒；將生成的二氧化鈦離心洗滌，將二氧化鈦顆粒分散于水中得到懸浮液A ;將三羥甲基氨基甲烷溶于水，用濃鹽酸調(diào)節(jié)PH到8.5，配制成0.0lmol/L的緩沖溶液，然后加入多巴胺溶解得到混合溶液B，其中多巴胺與二氧化鈦的質(zhì)量比為I?4:1 ;在劇烈攪拌懸浮液A的條件下加入溶液B，將混合液轉(zhuǎn)移至30°C的恒溫水浴中劇烈攪拌24h，離心洗滌，得到多巴胺修飾二氧化鈦顆粒；將得到的多巴胺修飾二氧化鈦顆粒懸浮在質(zhì)量分數(shù)為5?10%的氫氟酸溶液中，刻蝕2h去除二氧化鈦，離心洗滌，得到空心多巴胺微囊； 步驟二、植酸修飾空心多巴胺的制備: 將步驟一得到的空心多巴胺微囊懸浮在水中，加入植酸，其中空心多巴胺濃度為.0.001?0.0lg/mL，植酸與空心多巴胺的摩爾比為0.5?2:1，以100r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2小時，離心洗滌，得到植酸修飾空心多巴胺； 步驟三、復合膜制備與成膜: 室溫攪拌下，將Naf1n加入到N，N- 二甲基甲酰胺溶劑中配制成濃度為0.05?0.2g/mL的Naf1n溶液；將步驟二的得到的植酸修飾空心多巴胺加入到Naf1n溶液中，植酸修飾空心多巴胺與Naf1n質(zhì)量比為0.04?0.08:1，攪拌24h，得到鑄膜液；將鑄膜液靜置1?3h脫泡后在玻璃板上流延，80°C下干燥12h，120°C下處理12h，將膜揭下，依次置于體積分數(shù)為3%的雙氧水溶液、lmol/L的硫酸水溶液、去離子水中均分別在80°C下浸泡lh，最終得到Naf1n/植酸修飾空心多巴胺復合膜。3.—種Naf1n/植酸修飾空心多巴胺復合膜的應用，其特征在于，將如權(quán)利要求1或.2所述Naf1n/植酸修飾空心多巴胺復合膜用作直接甲醇燃料電池的質(zhì)子交換膜，在溫度25°C、飽和濕度下，質(zhì)子傳導率為0.0635?0.0986S/cm，甲醇滲透率為2.55X 10 6?.1.98X 10 6cm2/s。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Nafion/植酸修飾空心多巴胺復合膜，該復合膜厚度為60～90微米，由Nafion與植酸修飾的空心多巴胺構(gòu)成，其中，植酸修飾的空心多巴胺與Nafion質(zhì)量比為0.04～0.08：1。其制備過程包括：合成二氧化鈦顆粒，在二氧化鈦外層通過多巴胺自聚形成有機外殼，通過刻蝕制得空心多巴胺微囊；將空心多巴胺與植酸進行反應，得植酸修飾空心多巴胺；植酸修飾的空心多巴胺與Nafion溶液共混得鑄膜液，經(jīng)流延法制得該復合膜。本發(fā)明復合膜的制備過程綠色環(huán)保、簡便易操作，制得的Nafion/植酸修飾空心多巴胺復合膜應用于直接甲醇燃料電池，具有較高的質(zhì)子傳導率和良好的阻醇性能。
【IPC分類】H01M8/10, C08J5/18, C08L27/18, C08K9/04, C08K5/17
【公開號】CN105175960
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】吳洪, 尹永恒, 姜忠義, 楊鑫, 張旭雅, 王家卉
【申請人】天津大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月8日