【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于离子膜制备领域，具体涉及一种富胺双极膜制备方法。
技术介绍
1、双极膜作为一种特种离子膜，通常由阴离子交换层、中间界面层(又称中间催化层)、阳离子交换层组成，施加电压后，会在中间层形成较高的内建电场，从而在催化剂作用下以较低能耗实现水分子分解，使阴离子交换层、阳离子交换层两侧分别实现产碱和产酸的效果，显著提升电流效率，为工业废盐资源化回收、新能源产氢和环境保护等多个领域提供有绿色化、高效化解决方案。
2、常规双极膜在制备过程中，由于采用小分子有机物如feo(oh)作为中间催化层，存在着稳定性差和催化层溶损问题。而对于高分子有机物催化剂而言：原位生长的方式限制了双极膜的大面积制备，且生长层厚度受到膜表面化学环境限制，容易导致催化层结构不均匀等问题；而浇注法则容易导致阴膜层和阳膜层之间发生严重的互渗现象，从而影响双极膜水分解性能和长时间工作稳定性。
3、喷涂法制备离子交换膜通过物理沉积的方法实现膜液在膜层基底涂附，以中国专利cn205199794u为例，该专利设计的喷涂装置，自动化程度高，操作方便，且可以实现膜液在基底的均匀沉积，有利于实现性质均一稳定的双极膜制备和生产。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提出一种以商业化阴离子交换膜为基底喷涂制备的富胺双极膜，旨在解决传统高分子催化层不均匀以及阴膜层和阳膜层互渗问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种富胺双极膜，包括依次接触的阴离子交换层、中
4、优选地，所述胺基聚合物为聚多巴胺和聚苯胺中的至少一种。
5、优选地，所述中间界面层的制备方法为：在碱性条件下，由胺基聚合物单体通过聚合反应制得胺基聚合物。将胺基聚合物溶解在有机溶剂中，获得中间界面层膜液；然后将所述中间界面层膜液以喷涂的方式沉积在商业化阴离子交换膜表面，即形成中间界面层。
6、优选地，所述荷负电高分子聚合物为磺化聚苯醚或羧化聚苯醚。
7、优选地，所述阳离子交换层的制备方法为：将荷负电高分子聚合物溶解在有机溶剂中，获得阳离子交换层膜液；然后将所述阳离子交换层膜液以喷涂的方式沉积在中间界面层表面，即形成阳离子交换层。
8、优选地，在上述中间界面层与阳离子交换层的制备方法中，所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)、甲醇和二甲基甲酰胺(dmf)中的至少一种。
9、优选地，所述中间界面层的厚度在600nm-1μm，所述阳离子交换层的厚度在8μm-10μm。
10、本专利技术以商业化阴离子交换膜为基底的富胺双极膜，可按照如下步骤制得：
11、步骤1、将商业化阴离子交换膜固定在喷涂平台上，通过平台保持加热，以保证阴离子交换膜干燥及喷涂膜液中溶剂挥发和溶质沉积；
12、步骤2、将中间界面层膜液喷涂在商业化阴离子交换膜表面，实现胺基聚合物在商业化阴离子交换膜上的沉积，烘干之后形成中间界面层；
13、步骤3、将阳离子交换层膜液喷涂在中间界面层表面，实现荷负电高分子聚合物在中间界面层上的沉积，烘干之后形成阳离子交换层，从而获得以商业化阴离子交换膜为基底的双极膜。
14、优选地，步骤1中，加热至40-60℃之间。
15、优选地，步骤2中，中间界面层膜液中胺基聚合物的浓度为1-3g/l。
16、优选地，步骤3中，阳离子交换层膜液中荷负电高分子聚合物的浓度为15-25g/l。
17、本专利技术提出一种以商业化阴离子交换膜为基底通过喷涂制备双极膜的技术和方法，是以商业化阴离子交换膜为基底，基于喷涂技术，依次将碱性环境中聚合得到的胺基聚合物和荷负电功能基团修饰的聚苯醚均匀地沉积到阴离子交换层表面，在干燥之后实现中间界面层和阳离子交换层的制备，最终获得双极膜。和已有双极膜制备技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
18、1、本专利技术采用胺基聚合物制备双极膜催化层，可以在保证水分解的同时，提升双极膜催化层与阴膜层、阳膜层之间的润湿性。此外胺基聚合物易于大规模制备，有工业化放大潜质。
19、2、本专利技术采用商业化阴离子交换膜作为双极膜基底，可以有效防止双极膜阴离子交换层和阳离子交换层之间的互渗现象，提升双极膜运行稳定性。
20、3、本专利技术采用喷涂法制备双极膜，可以实现中间界面层膜液和阳离子交换层膜液的均匀沉积，有利于提升双极膜均匀性，且易于放大生产。
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1.一种富胺双极膜，包括依次接触的阴离子交换层、中间界面层和阳离子交换层，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的富胺双极膜，其特征在于：所述的胺基聚合物为聚多巴胺和聚苯胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的富胺双极膜，其特征在于：将胺基聚合物溶解在有机溶剂中，获得中间界面层膜液；然后将所述中间界面层膜液以喷涂的方式沉积在商业化阴离子交换膜表面，即形成中间界面层。
4.根据权利要求1所述的富胺双极膜，其特征在于：所述荷负电高分子聚合物为磺化聚苯醚或羧化聚苯醚。
5.根据权利要求1所述的富胺双极膜，其特征在于：将荷负电高分子聚合物溶解在有机溶剂中，获得阳离子交换层膜液；然后将所述阳离子交换层膜液以喷涂的方式沉积在中间界面层表面，即形成阳离子交换层。
6.根据权利要求3或5所述的富胺双极膜，其特征在于：所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、甲醇和二甲基甲酰胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的富胺双极膜，其特征在于：所述中间界面层的厚度在600nm-1μm，所述阳离子交换层的厚度在8μm-10μm。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，加热至40-60℃之间。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤2中，中间界面层膜液中胺基聚合物的浓度为1-3g/L；步骤3中，阳离子交换层膜液中荷负电高分子聚合物的浓度为15-25g/L。
...【技术特征摘要】
1.一种富胺双极膜，包括依次接触的阴离子交换层、中间界面层和阳离子交换层，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的富胺双极膜，其特征在于：所述的胺基聚合物为聚多巴胺和聚苯胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的富胺双极膜，其特征在于：将胺基聚合物溶解在有机溶剂中，获得中间界面层膜液；然后将所述中间界面层膜液以喷涂的方式沉积在商业化阴离子交换膜表面，即形成中间界面层。
4.根据权利要求1所述的富胺双极膜，其特征在于：所述荷负电高分子聚合物为磺化聚苯醚或羧化聚苯醚。
5.根据权利要求1所述的富胺双极膜，其特征在于：将荷负电高分子聚合物溶解在有机溶剂中，获得阳离子交换层膜液；然后将所述阳离子交换层膜液以喷涂的方式沉积在中间界面层表...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐铜文，曹光中，蒋晨啸，吴亮，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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