【摘 要】
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受生物体质子运输及保水机理启发,制备了孔径均一且比表面积较大的空心介孔硅颗粒(HMS).并将含有不同酸碱对的三种氨基酸分别接枝到空心介孔硅上,包括磺酸-氨基(HMS-Cys),磷酸-氨基(HMS-Phos)和羧酸-氨基(HMS-Asp).将所制备的颗粒填充到Nafion基质中后提高了膜的吸水性并调节了高分子内有机-无机相界面及亲水区.颗粒的空心介孔结构赋予了杂化膜较强的保水能力.维持40℃及20％
【机 构】
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天津大学化工学院,天津,300072
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受生物体质子运输及保水机理启发,制备了孔径均一且比表面积较大的空心介孔硅颗粒(HMS).并将含有不同酸碱对的三种氨基酸分别接枝到空心介孔硅上,包括磺酸-氨基(HMS-Cys),磷酸-氨基(HMS-Phos)和羧酸-氨基(HMS-Asp).将所制备的颗粒填充到Nafion基质中后提高了膜的吸水性并调节了高分子内有机-无机相界面及亲水区.颗粒的空心介孔结构赋予了杂化膜较强的保水能力.维持40℃及20％ RH测试条件90分钟后,杂化膜显示出的质子传导率是纯Nafion膜的8倍以上.杂化膜内的酸碱对同时用作质子受体和质子供体,膜内保留的水分子用作氢键连接桥,这一过程显著降低了质子传导所需的能垒.颗粒质量填充量为4％时,HMS-Cys填充的杂化膜显示出最高的质子传导率,高达1.19×10-1 S cm-1 (30℃,100％ RH).此外,填充了氨基酸修饰HMS的杂化膜对湿度的依赖性较低,所有杂化膜在26.1％ RH及80℃条件下为纯Nafion膜的5.29-11.1倍.
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