提高质子传导率和制备基于金属有机框架（MOFs）的质子交换膜(PEMs)是开发电解质MOFs的核心问题。这里，旨在设计多元柔性协同策略，在宽湿度范围内实现具有高电导率的柔性MOFs（FMOFs）。原位粉末x光衍射(PXRD)和温度相关的傅里叶变换红外光谱(FT-IR),证明了烷基磺酸的动态扭转和FMOF的动态呼吸之间的协同自适应，形成连续的氢键网络以保持高电导率。基于良好的质子传导率，还构建了一系列长期耐用的MOF基PEMs，作为MOF和燃料电池之间的桥梁。研究结果显示，柔性PMNS1-40的膜电极组件（MEA）显示出34.76 mW cm-2的最大单电池功率密度,证明了质子传导MOFs在直接甲醇燃料电池实际应用中打开了大门。
 
  Figure 1. (a)PMNS1和PMNS2的合成步骤。(b)不同样品的FT-IR光谱。(c)PMNS1和PMNS2的S 2p3/2 XPS光谱。
 
 
Figure 2. 25℃时不同RH下PMNS1的典型奈奎斯特图。(b) RH相关的电导率和相应的水吸附等温线。（c）水蒸气吸附等温线。（d）温度相关的PXRD等高线图。(e)PMNS1多元协同自适应示意图。（f）PMNS1的温度相关的红外光谱。（g）多元协同自适应机制的逻辑模型。
 
  Figure 3. 100 %相对湿度下PMNS1的温度相关的典型奈奎斯特图。(b) 温度相关的的质子传导率和(c)质子传导率的Arrhenius图。(d)表面电势。
 
  
Figure 4. (a)在不同溶液中处理后PMNS1样品的XRD图。(b)在100 %相对湿度下，PMNS1-XX膜的温度相关的质子传导率。(c)PMNS1-40膜的极化和功率密度曲线。(d)功率密度和电导率比较。
  
          该研究工作由吉林大学李光华课题组于2021年发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上。原文：Multivariate Synergistic Flexible Metal-Organic Frameworks with Superproton Conductivity for Direct Methanol Fuel Cells。

转自《石墨烯研究》公众号