【摘 要】
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作为新一代多孔材料,金属-有机框架化合物(MOF)具有巨大的发展潜力,广泛应用于分离、储存、催化等领域.近年来,由于其孔道结构及功能的可调控性,MOF在能源领域的应用也逐渐受到关注.利用MOF骨架上的功能基团或在其内部填充离子液体可在MOF中构建离子传递通道,制备具有离子传递特性的MOF材料.研究表明,将此类MOF填充到质子交换膜中能显著增强膜的质子传递特性.然而,功能化MOF作为填充物制备阴离子
【机 构】
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天津大学化学工艺系,天津,300072
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作为新一代多孔材料,金属-有机框架化合物(MOF)具有巨大的发展潜力,广泛应用于分离、储存、催化等领域.近年来,由于其孔道结构及功能的可调控性,MOF在能源领域的应用也逐渐受到关注.利用MOF骨架上的功能基团或在其内部填充离子液体可在MOF中构建离子传递通道,制备具有离子传递特性的MOF材料.研究表明,将此类MOF填充到质子交换膜中能显著增强膜的质子传递特性.然而,功能化MOF作为填充物制备阴离子交换膜却未见报道.此研究中,对MIL-101(Cr)进行氯甲基修饰后填充到氯甲基化聚醚醚酮(PEEK)中,通过加入1-甲基咪唑进行同步季胺化,制备得到了一种新型阴离子交换膜.通过TEM、SEM、XRD、FTIR等手段对功能化MIL-101(Cr和膜结构进行表征,利用离子传导率、吸水率、溶胀率、抗拉强度等指标对膜性能进行评价.结果 表明,功能化MIL-101 (Cr)的加入增大了膜内离子交换容量,同时优化了膜中离子传递通道的构建,显著提高了杂化膜的离子传导率.在填充量为5wt.％,20℃,100％RH条件下,杂化膜的OH-传导率较纯膜提高了71.4％.此外,由于MIL-101(Cr)亲水性不强,杂化膜与纯膜相比吸水率较低,因而具有更好的尺寸稳定性；而MIL-101(Cr)所具有的坚硬骨架则同时增大了杂化膜的机械强度,有效避免了聚电解质膜中离子传导率与机械、尺寸稳定性间的“trade-off效应”.
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