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一种Nafion与Cu-BDC复合质子交换膜及其制备方法和应用 

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申请/专利权人:复旦大学

摘要:本发明属于水解制氢反应技术领域,具体为一种Nafion与Cu‑BDC复合质子交换膜及其制备方法和应用。本发明首先在Nafion薄膜上采用特定参数原子层沉积ZnO纳米薄膜,然后通过水热反应将沉积ZnO纳米薄膜的Nafion薄膜分别在硝酸锌和对苯二甲酸有机配体溶液中反应合成Cu‑BDC薄膜,形成Nafion薄膜与Cu‑BDC薄膜紧密结合的复合质子交换膜;该复合质子交换膜,均匀,离子扩散导电通路稳定;具有优异的析氢性能,在10mAcm‑2下84mV的过电位,58mVdec‑1的Tafel斜率,以及在1.0MNaOH电解质中的良好稳定性;可以用于水解析氢反应的催化电极。

主权项:1.一种Nafion与Cu-BDC复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,实现Cu-BDC薄膜与Nafion薄膜紧密结合;具体步骤为:1在Nafion上原子层沉积ALDZnO纳米薄膜:首先,将Nafion薄膜通过乙醇和去离子水清洗,然后将其放入ALD反应腔体中,Nafion薄膜与腔体之间用铜网隔开;ALD沉积ZnO纳米薄膜使用二乙基锌DEZ和去离子水作为前体脉冲源,沉积温度为80~200℃,管路温度与沉积温度保持一致,脉冲源温度25~50℃,ALD脉冲循环参数为:DEZ脉冲:10~100ms,等待时间:1~100s,氮气吹扫:5~100s,H2O脉冲:10~100ms,等待时间:1~100s,氮气吹扫:5~100s;Nafion薄膜上沉积50~500次ALD循环的ZnO纳米薄膜;2Nafion薄膜上生长Cu-BDC层:将硝酸锌溶解在N,N-二甲基甲酰胺DMF、乙醇和去离子水的混合物中,形成第一溶液,将对苯二甲酸溶解在DMF、乙醇和去离子水的混合物中,形成第二溶液;将沉积了ZnO纳米薄膜的Nafion薄膜转移至第一溶液中,密封恒温反应12~24h;再逐滴加入第二溶液,保证第二溶液与第一溶液充分混合,将混合物再次密封恒温反应12~24h,得到Nafion薄膜与Cu-BDC的复合膜;然后取出复合膜,用乙醇洗涤3~5次,将复合膜在60~80℃下真空干燥12~24h,即得到复合质子交换膜。

全文数据:

权利要求:

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