李鵬飛論文發(fā)表在Journal of Materials Science:基于雙功能金屬-有機(jī)骨架的高效質(zhì)子交換膜
提高質(zhì)子交換膜(PEMs)的質(zhì)子傳導(dǎo)率的有效策略是引入功能化金屬有機(jī)框架(MOFs)來建立高效的質(zhì)子傳導(dǎo)通道。因此，來自天津工業(yè)大學(xué)材料學(xué)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(fù)合PEMs。UiO-66-NH-SO3H的子結(jié)構(gòu)片段同時作為供體和受體可以促進(jìn)質(zhì)子的快速傳導(dǎo)。此外，通過在UiO-66-NH-SO3H子結(jié)構(gòu)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(gòu)建質(zhì)子傳導(dǎo)的有效通道。在80℃、100%相對濕度(RH)條件下，UiO-66NH-SO3H/SPEEK= 30%復(fù)合PEMs的最大質(zhì)子傳導(dǎo)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(fù)合PEMs的質(zhì)子傳導(dǎo)率最高為0.232S cm?1，甲醇滲透率最低為4.67× 10-7 cm2 S?1，質(zhì)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(jié)構(gòu)功能化的MOFs的設(shè)計和構(gòu)建方法，以提高質(zhì)子傳導(dǎo)率并防止PEMs中甲醇的滲透。
