北京化工大学刘勇获国家专利权
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龙图腾网获悉北京化工大学申请的专利一种制备MOF功能化纳米纤维复合质子交换膜的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116732784B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310903204.5,技术领域涉及:D06M15/37;该发明授权一种制备MOF功能化纳米纤维复合质子交换膜的方法是由刘勇;孙静怡设计研发完成,并于2023-07-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种制备MOF功能化纳米纤维复合质子交换膜的方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种制备MOF功能化纳米纤维复合质子交换膜的方法,属于高分子膜材料领域。本发明的质子交换膜经纺丝、水解、原位生长和浸渍步骤获得。所述纺丝的聚合物材料为聚丙烯腈,所述水解过程为将聚丙烯腈纳米纤维膜置于氢氧化钠水溶液中浸泡一定时间,所述原位生长过程为在水解后的聚丙烯腈纳米纤维上生长UiO‑66‑NH2,所述浸渍过程为用Nafion溶液填充原位生长MOF后的聚丙烯腈纳米纤维膜的孔隙。与现有技术相比,本发明提供了一种制备原位生长UiO类MOF的聚丙烯腈纳米纤维膜,并作为增强体与Nafion复合从而制备质子交换膜的方法,该方法同时结合了原位生长和静电纺丝技术,改善了MOF复合纳米纤维与Nafion的相容性,拓宽了MOF在质子交换膜领域的应用。
本发明授权一种制备MOF功能化纳米纤维复合质子交换膜的方法在权利要求书中公布了:1.一种制备MOF功能化纳米纤维复合质子交换膜的方法,其特征在于,包括如下步骤: S1:配制PAN纺丝前体溶液,静电纺丝制备PAN纤维膜; S2:将PAN纤维膜置于氢氧化钠水溶液中进行水解,将-CN转化为-CONH2和-COOH; S3:将水解后的PAN纤维膜置于金属盐和有机配体的丙酮溶液中,高温高压下原位生长UiO-66-NH2; S4:将Nafion溶液浇铸在PANUiO-66-NH2纤维毡上,使Nafion填充到纤维毡的孔隙中,最后热处理成膜; 所述步骤S1中,配制PAN纺丝前体溶液,静电纺丝制备PAN纤维膜的过程具体为:配置5ml的10wt%的PANDMF静电纺丝前体溶液,进行静电纺丝,纺丝推进速率为0.8-1mlh,电压为14-16kv,接收距离为15-20cm,制备PAN纤维膜; 所述步骤S2中,将PAN纤维膜置于氢氧化钠水溶液中进行水解,将-CN转化为-CONH2和-COOH的过程具体为:将PAN纤维膜置于15-20wt%的氢氧化钠水溶液中,50℃下水解2-3h,随后用去离子水和稀盐酸洗至中性,80℃干燥12h,得到水解的PAN纤维膜; 所述步骤S3中,将水解的PAN纤维膜置于金属盐和有机配体的丙酮溶液中,高温高压下原位生长UiO-66-NH2的过程具体为:将1mmol的ZrCl4和1mmol的BDC-NH2溶于20ml丙酮,滴加0.1ml乙酸,超声30min,待全部溶解后放入水解的PAN纤维膜,90-100℃反应24h,冷却至室温后用新鲜的丙酮超声洗涤1h,重复2-3次,随后60℃真空干燥12h,得到PANUiO-66-NH2纤维毡; 所述步骤S4中,将Nafion溶液浇铸在PANUiO-66-NH2纤维毡上,使Nafion填充到纤维毡的孔隙中,最后热处理成膜的过程具体为:蒸发市售5wt%的Nafion水醇溶液,得到10wt%的Nafion水醇溶液,将该溶液小心地浇铸在置于超平培养皿中的PANUiO-66-NH2纤维毡上,室温下浸渍24h,随后120-140℃热处理3h,得到最终的MOF功能化纳米纤维复合质子交换膜。
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