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近年来,由于在电致变色器件、传感器、燃料电池等领域具有引人注目的应用,固态质子导体材料受到极大关注。典型的质子导体材料包括具有纳米尺寸孔道的无定型有机聚合物,例如早期研究的Nation膜;也有具有良好晶体的无机化合物,例如钙钛矿型氧化物(陶瓷氧化物)和磷酸盐类化合物,它们都被广泛应用于燃料电池的质子交换膜。Nation类聚合物只能在低于100℃下表现出良好的工作性能,而陶瓷氧化物需要在600℃高温以上工作,这些早期为人们熟知的质子导体材料都不能在中间温度(200-500℃)正常工作,大大限制了其应用范围。值得一提的是近期质子导体的研究主要关注在金属有机框架(MOFs)和多孔配位聚合物这两类化合物上。MOFs材料含有孔道水而且其配位中心的金属元素使其具有良好的结晶性质,这使得基于MOFs的质子导体材料可以在两种极限温度中间具有良好的性能。 普鲁士蓝同系物(PBAs)属于具有配位框架的一类化合物,其孔道中的自由水和配位水在PBAs立方晶格中形成三维的氢键网络结构,这种固有的结构性质使得PBAs材料在质子导体领域具有潜在的应用。因此,在本论文的第二章研究了Cu3[Co(CN)6]2和Co3[Co(CN)6]2两种材料,通过PXRD,EDX,TG等仪器表征了其结构,电化学阻抗分析比较两者发现Cu3[Co(CN)6]2是一种良好的质子导体材料,并在不同湿度和温度的调控下对其进行更进一步的质子传导过程的研究,同时通过拟合计算活化能推测了其质子传导机理,其在298K,100%RH条件下电导率为2.57×10-5 S·cm-1,活化能1.21eV。 质子导体材料被广泛研究,但是其薄膜材料的研究较少,为了能够使PBAs质子导体材料更好的大规模应用于器件和设备中,在本论文的第三章,展开了PBAs薄膜的研究。在35℃下通过层层自组装的方法在氧化铝陶瓷片、ITO导电玻璃以及无纺布支撑体上制备了形貌规整统一的连续致密Cu3[Co(CN)6]2质子导体薄膜,采用PXRD以及FE-SEM等仪器对其结构和形貌进行表征,通过交流阻抗测得薄膜在293K,100%RH下电导率为1.8×10-7S·cm-1,拟合计算出活化能为0.48 eV。并研究了其质子传导行为和传导机理,解释了薄膜材料与粉体材料的差异性原因。