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        科苑探驪 | 我校教師在共價有機骨架薄膜材料領域取得重要進展

        發布日期:2021-04-29瀏覽次數:

        近日,我?;瘜W學院張寧教授、朱廣山教授團隊在共價有機骨架薄膜研究領域取得新進展。該研究首次采用表面引發聚合的策略,可控制備了超薄的自支持COF薄膜用于高效質子傳導。該成果以“Surface-Mediated Construction of Ultrathin Free-standing Covalent Organic Framework Membrane for Efficient Proton Conduction”(表面調控法構筑超薄自支持共價有機骨架薄膜用于高效質子傳導)為題,在國際知名期刊《德國應用化學》《Angewandte Chemie International Edition》(影響因子:12.96)上發表。

        近年來,質子交換膜燃料電池在航空航天﹑軌道交通和新能源汽車等領域有著廣泛的應用。作為燃料電池的核心部件,新型質子交換膜的開發成為當下研究熱點。共價有機骨架(COF)材料是一類新型的有機多孔晶體材料,由于其具有規則的孔道和明確的化學結構,在質子傳導領域引起了廣泛的關注。然而,COF多為不溶和難加工的粉末,限制其在質子交換膜燃料電池中的應用。目前大多數報道是通過制備混合基質膜或者摻入酸性小分子來提高COF材料的質子傳導性能。但是聚合物與COF粒子之間的相容性通常很差,導致粒子的團聚,降低了膜的性能。而且,小分子摻雜的方法中,孔道內的酸性小分子與聚合物中COF粒子的分布都無法準確控制。

        針對以上問題,張寧教授、朱廣山教授團隊提出了表面引發聚合的方法制備了超薄的自支持COF薄膜。由于所制備COF膜具有有序的剛性骨架和豐富的磺酸基團,在質子傳導性能方面具有突出優勢。在30°C下,COF膜的傳導率可達到0.20 S cm-1,在80°C下連續測量40h后,傳導率沒有下降,可穩定在0.54 S cm-1,這一性能遠高于商用Nafion膜。該研究可能對COF在質子交換膜領域的制備提供新的制備手段,并有望成為新一代高性能COF膜的制備技術。

        該文章的第一作者是化學學院博士研究生劉琳,通訊作者是化學學院教師張寧教授和朱廣山教授。

        原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104106

        信息來源:東北師范大學官網

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