二维材料复合质子膜的制备及其氕氚分离性能研究

采用溶液浇铸法分别制备了Graphene-Nafion和hBN-Nafion 2种二维纳米复合质子交换膜,利用XRD､ATR-FT-IR和SEM对复合膜的结构及微观形貌进行表征,并对复合膜的离子交换容量､质子电导率､机械性能和热稳定性进行测试,结果表明,Graphene和hBN纳米片均匀地分散于Nafion基体内部。相较于重铸Nafion膜(空白对照样品),复合膜的离子交换容量､质子电导率以及机械性能均有不同程度的提升,特别是在掺入质量分数为0.50%时,Graphene-Nafion和hBN-Nafion复合膜的质子传导性能约为重铸Nafion膜的1.25倍和1.14倍。通过对比Graphene-Nafion和hBN-Nafion 2种复合膜的氕氚分离性能发现,在初始氚水比活度为3.51×10^(7)Bq/L时,持续电解超过60 h,2种复合膜的氕氚分离系数分别为5.73和8.46,氚回收率分别为78.53%和85.35%,表明hBN-Nafion复合膜具有更好的氕氚分离性能。