1.一種提高質子交換膜中雜多酸穩(wěn)定性的改性納米材料,其特征在于,先用多巴胺鹽酸鹽對納米材料進行表面包覆處理,然后引入活性鹵素原子,再通過ATRP反應將帶有堿性基團單體接枝聚合到納米材料上,得到所述改性納米材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種提高質子交換膜中雜多酸穩(wěn)定性的改性納米材料,其特征在于,所述納米材料為埃洛石納米管HNTs或氧化石墨烯片GO;所述帶有堿性基團單體為乙烯基吡絡烷酮或乙烯基咪唑;所述雜多酸為磷鎢酸、硅鎢酸或者磷鉬酸。
3.權利要求1或2所述的一種提高質子交換膜中雜多酸穩(wěn)定性的改性納米材料的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:
(1)將納米材料埃洛石納米管HNTs或氧化石墨烯片GO加入超純水中,并進行超聲分散,其次加入Tris-鹽酸鹽緩沖液、多巴胺鹽酸鹽,并調節(jié)PH值,然后磁力攪拌反應4~24h,清洗、干燥得到多巴胺鹽酸鹽包覆的納米材料D-HNTs或D-GO;
(2)向多巴胺鹽酸包覆的納米材料D-HNTs或D-GO中加入四氫呋喃,超聲混合;在惰性氣體進行保護下,加入三乙胺、引發(fā)劑,磁力攪拌反應4~24h,清洗、干燥后得到活性溴原子改性的納米材料Br-HNTs或Br-GO;其中,所述的引發(fā)劑為α-溴代酯;
(3)向N-N二甲基甲酰胺和超純水的混合物中通入惰性氣體2~3h,以去除液體中的氧氣,在惰性氣體的保護下,將催化劑、配體、活性溴原子改性的納米材料、帶有堿性基團的單體加入N-N二甲基甲酰胺和超純水的混合物中,再接著通入惰性氣體2~3h,磁力攪拌48~96h,清洗、干燥后得到所述的改性納米材料;所述催化劑為CuBr或CuBr與CuBr2的混合物;所述的配體為五甲基二亞乙基三胺或六甲基三乙烯四胺。
4.根據(jù)權利要求書3所述一種提高質子交換膜中雜多酸穩(wěn)定性的改性納米材料的制備方法,其特征在于,步驟(1)中,所述的Tris-鹽酸緩沖液的濃度為5~20mmol/L,用0.01mol/L的NaOH溶液調節(jié)PH值等于8~9;在反應體系中,多巴胺鹽酸鹽相對納米材料的加入量為0.3~0.5mmol/g納米材料。
5.根據(jù)權利要求書3所述的一種提高質子交換膜中雜多酸穩(wěn)定性的改性納米材料的制備方法,其特征在于,步驟(2)中,四氫呋喃相對多巴胺鹽酸包覆納米材料的加入量為20~30mmol/g納米材料;四氫呋喃與三乙胺的體積比為(20~25):1;四氫呋喃與引發(fā)劑的體積比為(6~8):1。
6.根據(jù)權利要求書3所述的一種提高質子交換膜中雜多酸穩(wěn)定性的改性納米材料的制備方法,其特征在于,步驟(3)中,N-N二甲基甲酰胺和超純水的體積比為1:1,帶有堿性基團的單體、催化劑、配體的摩爾比為(20~40):(3~5):(1~2);帶有堿性基團的單體相對活性溴原子改性的納米材料的加入量10~40mmol/g活性溴原子改性的納米材料。
7.根據(jù)權利要求書3所述一種提高質子交換膜中雜多酸穩(wěn)定性的改性納米材料的制備方法,其特征在于,步驟(1)中所述清洗為超純水清洗,清洗次數(shù)4~5次;步驟(2)和(3)中所述清洗為先用丙酮超聲離心清洗4~5次,再用甲醇和超純水體積比為1:1的混合物超聲離心清洗4~5次;步驟(1)、(2)和(3)中,所述干燥的溫度均為30~45℃。
8.權利要求書1或2所述一種提高質子交換膜中雜多酸穩(wěn)定性的改性納米材料制備得到復合質子交換膜。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種復合質子交換膜的制備方法,其特征在于,改性納米材料加入去超純水中超聲分散形成分散液,磺化聚合物與雜多酸溶于N,N-二甲基乙酰胺中形成溶液,室溫下將分散液和溶液混合均勻,澆鑄成模,其中磺化聚合物、改性納米材料、雜多酸的質量比為85:15:15~85:15:60,將膜在80℃下干燥24h,然后在80℃下真空干燥6~10h;最后在0.5~1.5mol/L稀硫酸浸泡1h,且每半小時換一次稀硫酸溶液以去除膜中殘留溶劑,再用超純水洗去殘留硫酸,制得復合質子交換膜。