功能化MOF层状膜用于高效质子传导OA

通过后合成法制备两种具有不同功能基团的AlBDC-2X(—COOH和—SO_(3)H)MOF纳米片并组装层状膜。结果表明,基团的成功引入有效降低MOF的孔径,从0.8 nm降到0.6 nm。同时,在低湿度下,共价连接的载体位点强化水吸收,在载体-水分子-载体间形成连续的质子传递路径,使得质子在低湿度下依然以跳跃机制低阻力传递。在80℃和20%相对湿度(RH)下,AlBDC-2SO_(3)H和AlBDC-2COOH膜的质子传导率高达18.3和14.1 mS·cm^(-1),这些性能高于目前所报道的大部分MOF基质子传导材料。并且在80℃和100%RH下,AlBDC-2SO_(3)H的质子传导率达到102.2 mS·cm^(-1)。此外,共价连接的载体位点在不同湿度下提供了稳定的质子传导,45 h内没有显著下降。得益于高且稳定的质子传导能力,将该材产用于燃料电池电极中,最大功率密度和最大电流密度分别达到343.6 mW·cm^(-2)和1183.1 mA·cm^(-2)。