燃料电池是一种将燃料的化学能通过电化学反应直接转化为电能的新型能源装置。在各种类型的燃料电池中,质子交换膜燃料电池和阴离子交换膜燃料电池均是使用固体聚合物作为膜电解质。离子导体膜作为燃料电池的关键部件,其性能将直接影响燃料电池的能效。目前,制约聚合物电解质材料进一步发展的关键问题是,膜具有高电导率的同时往往会伴随着过度的溶胀和机械强度的下降。在增强离子导体膜的尺寸稳定性和机械强度的方法中,制备有机无机复合膜以提高膜材料的性能备受关注。本文以具有良好理化性能的聚苯醚（PPO）作为膜基体材料,通过溴化反应制备了不同溴化度的溴化聚苯醚（BPPO）,分别选用层状结构的氧化石墨烯和纳米级二氧化硅作为添加的无机物,制备了一系列不同比例的有机-无机复合膜,其中无机物的掺杂量百分数和膜的酸掺杂量百分数均为质量百分数。系统地考察了无机物对复合膜性能的影响。（Ⅰ）为了提高SiO2与PPO的相容性,选用三甲基[3-（三甲氧硅烷基）丙基]氯化铵修饰SiO2（MSiO2）。分别制备了复合阴离子交换膜和复合质子交换膜,并考察了离子导体膜的电导率、机械性能、溶胀度等性能。结果表明:在复合阴离子交换膜中,膜的机械强度随着MSiO2含量的增加而增大,QAPPO/2%MSiO2膜的拉伸强度达13.8 MPa,是QAPPO膜的2倍。在80℃时,该复合膜的电导率为39 mS cm-1。在复合质子交换膜中,无机材料的复合降低了膜材料的溶胀度,同时也增加了膜材料的尺寸稳定性。磷酸（PA）掺杂量为111%的QAPPO/1%MSiO2/PA膜的机械强度可达11.6 MPa。在180℃的不加湿的条件下,QAPPO/0.25%MSiO2/PA膜的电导率为46 mS cm-1。（Ⅱ）通过1-（3-氨基丙基）咪唑的氨基与氧化石墨烯（GO）上的环氧基的开环反应制得了功能化的氧化石墨烯（mGO）。咪唑基团的修饰,能有效地增加GO与PPO的相容性,同时mGO上的咪唑环与BPPO的苄基溴能生成离子键,最终制得了均一的复合质子交换膜。实验结果表明,由于mGO上的咪唑鎓盐基团和含氧官能团能够吸附更多的磷酸,复合膜的电导率得到显著地提高。在180℃的不加湿条件下,QAPPO/3%mGO/PA复合膜的电导率为121 mS cm-1,而QAPPO/PA基体膜的电导率为65 mS cm-1,它们的拉伸强度在室温下分别为2.4和6.7 MPa。（Ⅲ）将N,N-二甲基-1,3-丙二胺接枝到氧化石墨烯表面上,通过溶液浇注法制备了QAPPO/x%pGO复合质子交换膜。系统地研究了 pGO对膜的电导率、热稳定性、机械性能等的影响。结果表明,复合膜的电导率随着pGO量的增加而增大,而其机械强度则呈现出先增大后减小的变化规律。在180℃不加湿条件下,QAPPO/4%pGO/PA和QAPPO/PA膜的电导率分别为88和45 mS cm-1。在室温下,QAPPO/1%pGO/PA膜的拉伸强度为7.9 MPa,是QAPPO/PA膜的1.5倍。