1.一种一/二价阴离子分离交联型两性结构离子交换膜的制备方法,包括以下步骤:
(1)1‑丙磺酸钠‑3‑甲基咪唑的制备
称取一定量的2‑甲基咪唑加入无水乙腈中,N2氛围中搅拌溶解后加入一定量的含60%的氢化钠作为催化剂,搅拌条件下反应0.5~2小时,然后按照摩尔比,加入一定量的1,3‑丙烷磺酸内酯,15~35℃条件下搅拌12~36小时,过滤得到白色固体;用干燥乙腈分多次洗涤后,在25~55℃真空干燥12~36小时得到1‑丙磺酸钠‑3‑甲基咪唑:(2)N‑丁基咪唑功能化聚苯醚的制备
称取一定量的如式(II)所示的溴化聚苯醚,溶解于溶剂中,然后加入一定量的式(III)所示的N‑丁基咪唑,在15~50℃反应2~12小时,冷却至室温,在有机溶剂中析出,再对其进行提纯操作,干燥后得到N‑丁基咪唑功能化的溴化聚苯醚,其化学结构如(IV)所示;
其中,X=0~0.55;
(3)两性结构聚苯醚的制备
将式(IV)所示的N‑丁基咪唑功能化的溴化聚苯醚溶解于溶剂中,然后加入一定量的式(I)所示的1‑丙磺酸钠‑3‑甲基咪唑,在25~60℃反应8~24小时,冷却至室温,在有机溶剂中析出,再对其进行提纯操作,得到N‑丁基咪唑和1‑丙磺酸钠‑3‑甲基咪唑功能化的两性结构聚苯醚,其化学结构如式(V)所示;所述的1‑丙磺酸钠‑3‑甲基咪唑与N‑丁基咪唑的摩尔比为X:Y=0.55~0:0~0.20;
(4)UiO‑66有机金属框架颗粒的制备
称取一定量的氯化锆溶于一定量的二甲基甲酰胺中,制备金属离子溶液;按比例,称取一定适量的摩尔比:1:0.5~1.5的2‑氨基对苯二甲酸/对苯二甲酸或摩尔比:1:0.5~1.5的
2‑氨基对苯二甲酸/2,5‑吡啶二羧酸或摩尔比:1:0.5~1.5的2‑氨基对苯二甲酸/吡嗪‑2,
5‑二羧酸于DMF中,搅拌后,加入一定体积的浓盐酸得到配体溶液,分别将金属离子溶液和配体溶液进一步超声10~30min,以确保完全分散溶解;然后将金属离子溶液倒入配体溶液中进行混合,而后加入到水热反应釜中,55~95℃下反应24~36小时;冷却至室温后,将所得混合液离心分离,用去离子水和DMF各交替洗涤3次,然后在50~70℃下真空干燥12~36小时,得到淡黄色有机金属框架结构固体颗粒产物UiO‑66‑NH2(Tpa)或UiO‑66‑NH2(Pyd)或UiO‑66‑NH2(Pyz);
(5)两性结构聚苯醚离子交换膜的制备
称取一定量的步骤(3)中得到的两性结构聚苯醚溶于一定量的N‑甲基吡咯烷酮中,而后加入一定量的步骤(4)所得的UiO‑66‑NH2(Tpa)或UiO‑66‑NH2(Pyd)或UiO‑66‑NH2(Pyz),其质量比为100:1~15,配置成质量体积浓度为3~10wt%的铸膜液;所得铸膜液浇注于玻璃平板上,在60~120℃下真空干燥箱中干燥12~36小时实现原位交联反应;冷却后在水中将膜从玻璃平板上揭下,即得到UiO‑66交联型两性结构离子交换膜,其膜厚为70~150μm。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述N‑丁基咪唑功能化的溴化聚苯醚的制备过程中,溴化聚苯醚溶解于溶剂后,然后加入一定量的N‑丁基咪唑,在25℃反应8小时。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述两性结构聚苯醚的制备过程中,N‑丁基咪唑功能化的溴化聚苯醚与1‑丙磺酸钠‑3‑甲基咪唑的反应温度为50℃和反应时长为12小时。
4.如权利要求1或3所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述的1‑丙磺酸钠‑3‑甲基咪唑与N‑丁基咪唑的摩尔比为X:Y=0.250:0.075。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述2‑氨基对苯二甲酸与对苯二甲酸的摩尔比为1:1、2‑氨基对苯二甲酸/2,5‑吡啶二羧酸的摩尔比为1:1、2‑氨基对苯二甲酸/吡嗪‑2,5‑二羧酸的摩尔比为1:1。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述水热反应釜中,反应温度为80℃和反应时长为30小时。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述水热反应釜中,反应温度为60℃和真空干燥24小时。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(5)中,两性结构聚苯醚与UiO‑66‑NH2(Tpa)或UiO‑66‑NH2(Pyd)或UiO‑66‑NH2(Pyz)的质量比为100:2~10。
9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(5)中,所述铸膜液真空干燥温度为
80℃和干燥时长为24小时。