本发明涉及有机膜制备，具体涉及一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜及其制备方法与应用。
背景技术：
1、目前，全球变暖环境问题日益突出。氢气作为一种清洁气体，可用于解决化石能源引起的环境问题。与传统的化石燃料相比，氢能可以实现能源转换过程中的零排放。
2、在自然界中氢气是以氢化物的形式存在，主要的制氢方法是化石能源制氢。然而，化石能源产生的含氢尾气产物通常是混合气体，所以h2分离是至关重要的。在众多的分离方法中，膜分离具有能耗低，设备简单，选择性好等优点被广泛关注。传统的h2分离膜大多数都是有机膜，但是有机膜的选择性较差。
3、基于此，提供一种对h2具有100%选择性的有机膜是十分有意义的。
技术实现思路
1、本发明针对上述问题，提供了一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜及其制备方法与应用。本发明所制备的聚合物双相致密膜在较低温度下具有100%选择性的h2分离效果，解决了传统有机膜对h2选择性较差的问题。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
3、本发明提供了一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法，具体包含以下步骤：
4、s1：将磺化聚酰亚胺（spi）粉末与导电态聚苯胺（pani）粉末物理混合，得到混合粉末；
5、s2：使用二甲基亚砜（dmso）将步骤s1的混合粉末搅拌溶解混合成铸膜液；
6、s3：采用涂布技术和干燥法将铸膜液制备成质子-电子混合导电层；
7、s4：通过离子溅射法对质子-电子混合导电层的两侧负载pt颗粒催化剂，即得聚合物双相致密膜。
8、进一步地，所述步骤s1中，混合粉末的制备：将磺化聚酰亚胺（spi）粉末与导电态聚苯胺（pani）粉末进行物理混合，再进行干法球磨，利用烘箱进行干燥，然后利用自动筛分仪标准筛筛分，即得混合粉末；
9、所述磺化聚酰亚胺粉末的制备方法为：首先通入n2，加入4-4’-二氨基二苯乙烯-2,2’-二磺酸（dsdsa）、间甲酚和三乙胺进行加热搅拌，反应4.5h后，加入1,4,5,8-萘四甲酸二酐（ntda）、4,4’-双（4-氨基苯氧基）二苯砜（bapps）和苯甲酸，恒温搅拌反应1.5h后，再次加热搅拌反应9.5h，加入异喹啉反应9.5h后进行升温搅拌、降温、甲醇洗涤、真空干燥、研磨筛分制得磺化聚酰亚胺粉末。
10、更进一步地，磺化聚酰亚胺粉末与导电态聚苯胺粉末的质量比为20:1；筛分数目为180目。
11、进一步地，所述步骤s2中，铸膜液的制备：将有机溶剂二甲基亚砜加入到步骤s1的混合粉末中，经超声处理，得到混合物；将混合物放入烧瓶并置于油浴锅中加热搅拌，然后冷却至室温即可得到铸膜液。
12、更进一步地，混合粉末与二甲基亚砜的质量比为1:10，加热搅拌的温度为80℃。
13、进一步地，所述步骤s3中，涂布技术和干燥法制备聚合物双相致密膜的具体步骤如下：
14、s31：将洁净平整的铝箔纸平铺在涂布机上；
15、s32：铸膜液均匀分散在铝箔纸上；
16、s33：设置膜厚，调节涂布机参数；
17、s34：放入真空干燥箱内，得到质子-电子混合导电层；
18、s35：将质子-电子混合导电层依次放入甲醇、硫酸、去离子水中进行预处理，再进行真空干燥，即得。
19、更进一步地，所述步骤s34中，真空干燥为40℃干燥4h，60℃干燥6h；所述步骤s35中，硫酸浓度为1mol/l，真空干燥温度为120℃。
20、进一步地，所述步骤s4中，通过离子溅射法对质子-电子混合导电层的两侧负载pt颗粒催化剂，具体为：将裁剪好的质子-电子混合导电层放在离子溅射仪的操作台上，进行喷铂操作，两个表面均负载pt催化剂，即得带有pt催化层的聚合物双相致密膜。
21、本发明还提供了一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜，该聚合物双相致密膜包括膜主体和膜两侧表面负载pt颗粒作为催化层，其中，膜主体为质子-电子混合导电层，由两种有机物混合而成，一种是可以传导质子的有机材料，一种是可以传导电子的导电聚合物材料。
22、本发明还提供了一种聚合物双相致密膜的应用，所述聚合物双相致密膜用于h2分离。
23、与现有技术相比，本发明的有益效果：
24、本发明中，通过对氢泵进行结构改良，提供了一种对h2具有100%选择性的质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜。首先，本发明制备的聚合物双相致密膜与传统有机膜相比，具有对h2的100%选择性。其次，本发明掺杂的导电态聚苯胺能够很好的代替氢泵的外接电路，降低能耗。最后，本发明的聚合物双相致密膜提出了一个新的概念，双相传输层材料完全利用有机物来实现h+和e-的内部双通道的构建。
1.一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法，其特征在于：具体包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，混合粉末的制备：将磺化聚酰亚胺粉末与导电态聚苯胺粉末进行物理混合，再进行干法球磨，利用烘箱进行干燥，然后利用自动筛分仪标准筛筛分，即得混合粉末。
3.根据权利要求2所述的一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法，其特征在于：磺化聚酰亚胺粉末与导电态聚苯胺粉末的质量比为20:1；筛分数目为180目。
4.根据权利要求1所述的一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，铸膜液的制备：将有机溶剂二甲基亚砜加入到步骤s1的混合粉末中，经超声处理，得到混合物；将混合物放入烧瓶并置于油浴锅中加热搅拌，然后冷却至室温即可得到铸膜液。
5.根据权利要求4所述的一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法，其特征在于：混合粉末与二甲基亚砜的质量比为1:10，加热搅拌的温度为80℃。
6.根据权利要求1所述的一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，涂布技术和干燥法制备聚合物双相致密膜的具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法，其特征在于：所述步骤s34中，真空干燥为40℃干燥4h，60℃干燥6h；所述步骤s35中，硫酸浓度为1mol/l，真空干燥温度为120℃。
8.根据权利要求1所述的一种质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中，通过离子溅射法对质子-电子混合导电层的两侧负载pt颗粒催化剂，具体为：将裁剪好的质子-电子混合导电层放在离子溅射仪的操作台上，进行喷铂操作，两个表面均负载pt催化剂，即得带有pt催化层的聚合物双相致密膜。
9.一种如权利要求1-8任一所述的质子-电子混合电导的聚合物双相致密膜的制备方法制备得到的聚合物双相致密膜。
10.一种如权利要求9所述的聚合物双相致密膜的应用，其特征在于：所述聚合物双相致密膜用于h2分离。
