可再生能源的广泛利用是实现社会低碳化发展和能源结构转型的关键。然而，风能，太阳能等可再生能源具有间歇不可控的特点，难以实现电能的稳定输出。因此，亟需发展与之相关的能量转换与存储技术。全钒液流电池作为技术最为成熟的液流电池，具有能量效率高、循环寿命长、安全性高、设计灵活等优势，有望成为未来大规模储能技术的首选方案，用于可再生能源发电的平滑并网与调峰调频。

  质子交换膜是全钒液流电池的关键部件，起着传导质子，阻隔钒离子的作用，决定着电池的性能。目前，全氟磺酸膜因优异的质子电导率和化学稳定性是全钒液流电池的首选膜材料，但高昂的成本和较差的钒离子阻隔性限制了其大规模应用。因此，研究者致力于开发性价比更高的非氟化膜。其中，磺化聚醚醚酮（SPEEK）因合成简单、易于修饰、机械性能优越、成本低廉等优势备受关注。

  SPEEK由芳基主链和直接连接于芳环的磺酸基团构成。由于SPEEK的疏水主链刚性较强且与亲水侧基之间的距离较小，导致SPEEK膜中离子相区的贯通性较差，质子电导率较低，但钒离子阻隔性较好。虽然提高SPEEK的磺化度可以明显提升其质子电导率，但却会造成膜的尺寸稳定性、钒离子阻隔性、化学稳定性的大幅下降。因此，难以同时提升SPEEK膜的质子电导率与质子选择性，需要从调控SPEEK的微相结构入手。相比于通过复杂的合成手段改变SPEEK的本征结构来调整其亲疏水微相结构外，通过引入功能性填料的杂化改性方法则更加便捷。然而，传统填料与聚合物基体的相容性较差，在杂化过程中易形成无效的界面，对膜的性能产生不利影响。因此，开发适用于SPEEK基体改性的功能填料是一项重要挑战。

  吉林大学李昊龙课题组长期从事质子传导材料的研究，尤其关注多酸团簇在聚合物基体中的分散机制与质子传导行为，系统发展了基于多酸团簇表面化学特征的杂化组装方法，制备了一系列多酸/聚合物高性能杂化质子导体（Nano Lett. 2023, 23, 3887; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202210695; CCS Chem. 2022, 4, 151; ACS Nano 2022, 16, 19240; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 21433; ACS Nano 2019, 13, 7135; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9013）。

图一：通过自组装手段在SPEEK膜中构筑离子选择性纳米屏障的改性策略

图二：杂化SPEEK膜中形成的核-壳结构功能纳米屏障

图四：装配有杂化膜的全钒液流电池性能。

  综上，该工作成功将嵌段共聚物受限自组装形成的纳米结构应用于质子交换膜领域，开发了一种自组装型改性剂，解决了膜的质子电导率与钒离子渗透率之间难以平衡的矛盾，展现了协同杂化策略在全面提升聚合物电解质膜综合性能方面的独特优势。

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c03064