【摘 要】
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在固体电解质中,合理的调控或按需调节质子电导率不仅可以更好地理解质子迁移的现象和本质,而且对燃料电池,气体传感器,电化学反应器和电致变色器件等设备的实际应用具有重要
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在固体电解质中,合理的调控或按需调节质子电导率不仅可以更好地理解质子迁移的现象和本质,而且对燃料电池,气体传感器,电化学反应器和电致变色器件等设备的实际应用具有重要意义。然而,高湿度依赖性的质子传导行为,使得它在宽的工作温度范围内和低的湿度条件下难以保持一个稳定和高的质子传输,这将限制其实际应用。在这里,通过限域聚合亲水性聚合物在MOFs高度规整的疏水孔道内这一策略,去开发具有良好的亲水/疏水相分离纳米结构的固体电解质。通过调控不同的单体和合成pH条件,我们合成了三种不同离子交换容量(IEC)的复合材料(PANI@MIL-101-1,PANI@MIL-101-2 和 PPY@MIL-101)。在迄今为止报道的质子导体中,它们表现出了最低湿度依赖的质子传输。特别是,PPY@MIL-101在30%到95%RH范围内展现了仅0.002的湿度依赖性和在-40到210℃宽的温度范围展现了稳定的质子传输。在80℃和30%的相对湿度下,它的电导率为1.52×10-2 Scm-1,是所有快离子导体MOF中最高值,甚至超过商业化的Nafion NRE-212。此外,我们选择了高碱稳定性的ZIF-8作为主体框架,高氢氧根浓度的聚1-乙基-3-乙烯基咪唑氢氧化物作为氢氧根载体,合成了 PVOH@ZIF-8复合材料。它展现了高的氢氧根导电性,达到了 5.14×10-2S cm-1,高于迄今为止报道的任何MOFs材料。我们的策略表明,高度规整的MOFs能够提供一个有效的途径来制备高性能的离子传输材料。
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