提高質子傳導率和制備基于金屬有機框架（MOFs）的質子交換膜(PEMs)是開發電解質MOFs的核心問題。這里，旨在設計多元柔性協同策略，在寬濕度范圍內實現具有高電導率的柔性MOFs（FMOFs）。原位粉末x光衍射(PXRD)和溫度相關的傅里葉變換紅外光譜(FT-IR),證明了烷基磺酸的動態扭轉和FMOF的動態呼吸之間的協同自適應，形成連續的氫鍵網絡以保持高電導率。基于良好的質子傳導率，還構建了一系列長期耐用的MOF基PEMs，作為MOF和燃料電池之間的橋梁。研究結果顯示，柔性PMNS1-40的膜電極組件（MEA）顯示出34.76 mW cm-2的最大單電池功率密度,證明了質子傳導MOFs在直接甲醇燃料電池實際應用中打開了大門。
Figure 1. (a)PMNS1和PMNS2的合成步驟。(b)不同樣品的FT-IR光譜。(c)PMNS1和PMNS2的S 2p3/2 XPS光譜。
Figure 2. 25℃時不同RH下PMNS1的典型奈奎斯特圖。(b) RH相關的電導率和相應的水吸附等溫線。（c）水蒸氣吸附等溫線。（d）溫度相關的PXRD等高線圖。(e)PMNS1多元協同自適應示意圖。（f）PMNS1的溫度相關的紅外光譜。（g）多元協同自適應機制的邏輯模型。
Figure 3. 100 %相對濕度下PMNS1的溫度相關的典型奈奎斯特圖。(b) 溫度相關的的質子傳導率和(c)質子傳導率的Arrhenius圖。(d)表面電勢。
Figure 4. (a)在不同溶液中處理后PMNS1樣品的XRD圖。(b)在100 %相對濕度下，PMNS1-XX膜的溫度相關的質子傳導率。(c)PMNS1-40膜的極化和功率密度曲線。(d)功率密度和電導率比較。
該研究工作由吉林大學李光華課題組于2021年發表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上。原文：Multivariate Synergistic Flexible Metal-Organic Frameworks with Superproton Conductivity for Direct Methanol Fuel Cells。
轉自《石墨烯研究》公眾號
.jpg)
