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李鵬飛論文發表在Journal of Materials Science:基于雙功能金屬-有機骨架的高效質子交換膜

提高質子交換膜(PEMs)的質子傳導率的有效策略是引入功能化金屬有機框架(MOFs)來建立高效的質子傳導通道。因此,來自天津工業大學材料學院陳英波課題組成功地制備了一種雙功能MOFs UiO-66-NH-SO3H。然后,用磺化聚醚醚酮(SPEEK)填充UiO-66-NH-SO3H,制備復合PEMs。UiO-66-NH-SO3H的子結構片段同時作為供體和受體可以促進質子的快速傳導。此外,通過在UiO-66-NH-SO3H子結構片段上的-NH / -NH2與SPEEK主鏈上的-SO3H之間建立酸堿配對作用,可以構建質子傳導的有效通道。在80℃、100%相對濕度(RH)條件下,UiO-66NH-SO3H/SPEEK= 30%復合PEMs的最大質子傳導率為0.273S cm?1,比SPEEK膜提高84%。最后,由于UiO66-NH-SO3H與SPEEK具有良好的相容性,UiO-66-NH-SO3H/SPEEK= 40%復合PEMs的質子傳導率最高為0.232S cm?1,甲醇滲透率最低為4.67× 10-7 cm2 S?1,質子選擇性最高為21.79 × 104 S S cm?3。這項工作提供了一種具有精確結構功能化的MOFs的設計和構建方法,以提高質子傳導率并防止PEMs中甲醇的滲透。


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