一个含有连续氢键的晶态Ni（Ⅱ）-MOF的合成、结构及质子传导性能

李成娟 李荣云 初芷同 刘厚亭 卢 静 王素娜 李允伍

(聊城大学化学化工学院，山东省化学储能与新型电池技术重点实验室，聊城 252059)

0 引 言

近年来，氢燃料电池(HFC)作为一种新型清洁能源因其具有高能量密度、高转换效率、环境友好等优点而受到越来越多的关注[1-3]。质子交换膜(PEM)是燃料电池装置中进行质子转移的组件，是确保电池反应持续进行的重要组成部分之一，其稳定而高效的质子电导率是燃料电池工作效率的决定性因素[4-5]。晶态金属-有机骨架(MOFs)作为一种具有潜在应用价值的新型质子传导材料，因其结构可调性、化学稳定性以及与其他材料复合的可行性而受到越来越多的关注[6-9]。另外，MOFs的易结晶性使得其结构可以被准确地确定，为探索质子传导的结构与性能之间的关系提供可能。因此，越来越多的具有优良质子传导性能的MOFs被合成并报道[10-11]。

目前，人们通常采用3种方法提高MOFs的质子电导率。第一种方法是通过合理的后合成将无机酸(如 H2SO4、H3PO4等)作为客体分子引入 MOFs的多孔框架中，增加材料的酸度[12]。而客体分子的负载通常是通过物理吸附来实现的。客体分子易被浸出，导致材料的质子导电性不稳定。第二种方法是将体积较小的质子载体(如H2O、NH4+、咪唑)作为客体，利用晶体工程原理一步负载到MOFs孔道中[13-15]。这些客体分子或离子可以均匀、稳定地分布在主体框架中。富含质子的客体分子或离子可以增加材料的质子浓度，客体分子或离子之间或与主体骨架之间可以形成连续的氢键。……