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李鹏飞论文发表在Journal of Materials Science:基于双功能金属-有机骨架的高效质子交换膜

提高质子交换膜(PEMs)的质子传导率的有效策略是引入功能化金属有机框架(MOFs)来建立高效的质子传导通道。因此,来自天津工业大学材料学院陈英波课题组成功地制备了一种双功能MOFs UiO-66-NH-SO3H。然后,用磺化聚醚醚酮(SPEEK)填充UiO-66-NH-SO3H,制备复合PEMs。UiO-66-NH-SO3H的子结构片段同时作为供体和受体可以促进质子的快速传导。此外,通过在UiO-66-NH-SO3H子结构片段上的-NH / -NH2与SPEEK主链上的-SO3H之间建立酸碱配对作用,可以构建质子传导的有效通道。在80℃、100%相对湿度(RH)条件下,UiO-66NH-SO3H/SPEEK= 30%复合PEMs的最大质子传导率为0.273S cm?1,比SPEEK膜提高84%。最后,由于UiO66-NH-SO3H与SPEEK具有良好的相容性,UiO-66-NH-SO3H/SPEEK= 40%复合PEMs的质子传导率最高为0.232S cm?1,甲醇渗透率最低为4.67× 10-7 cm2 S?1,质子选择性最高为21.79 × 104 S S cm?3。这项工作提供了一种具有精确结构功能化的MOFs的设计和构建方法,以提高质子传导率并防止PEMs中甲醇的渗透。