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针对目前全钒液流电池用磺化芳香型质子交换膜材料面临的高质子传导率和低钒离子渗透率不能兼得,以及化学稳定性差的问题,本文利用功能化碳纳米填料与磺化聚醚醚酮（SPEEK）基体之间的相互作用,改善复合膜内的物理化学环境,同时在界面处构建高效的质子传输通道,实现高性能、低成本质子交换膜的制备,为推动磺化芳香型质子交换膜材料的商业化发展提供一定的理论依据和技术路线。本文主要研究内容如下:（1）以聚多巴胺功能化碳纳米管（CNTs@PDA）为纳米填料,制备SPEEK/CNTs@PDA复合膜。研究表明,CNTs@PDA纳米填料与SPEEK基体界面处形成的酸-碱离子对有效降低了复合膜的钒离子渗透率,提高了复合膜的离子选择性。SPEEK/CNTs@PDA-1复合膜表现出较高的离子选择性17.3?103 S min cm-3,组装的VRFB单电池在50 m A cm-2电流密度下的库伦效率（94.7%vs94.0%）和能量效率（85.9%vs 83.5%）均高于Nafion 117膜。100次充放电循环测试和化学稳定性测试表明,所制备的SPEEK/CNTs@PDA复合膜具有良好的循环稳定性和化学稳定性。（2）在CNTs@PDA上负载具有良好质子传导能力的磷钨酸（HPW）,制备负载磷钨酸的聚多巴功能化CNTs（DCNTs-HPW）纳米填料,并以不同的添加量引入到SPEEK基体中,制备了SPEEK/DCNTs-HPW复合膜。研究表明,强酸性HWP的引入显著提高了SPEEK基复合膜的质子传导率和离子选择性。在50m A cm-2的电流密度下,SPEEK/DCNTs-HPW-1复合膜组装的单电池库伦效率（98.2%vs 94.7%）和能量效率（89.5%vs 85.9%）均高于SPEEK/CNTs@PDA-1复合膜。但是SPEEK/DCNTs-HPW复合膜的化学稳定性不如SPEEK/CNTs@PDA复合膜。（3）利用溶剂热反应和酰胺反应分别制备了三种接枝有不同烷基链长的氨基功能化氧化石墨烯（AGO）。伯胺功能化GO（NH2-GO）、乙二胺功能化GO（EDA-GO）和己二胺功能化GO（HMD-GO）中,烷基C的个数分别为0、2和6。探究了AGO中功能分子链段的长度及其添加量对SPEEK基复合膜性能的影响。研究表明,含有C2烷基链的EDA-GO纳米填料在较少添加量下可实现对复合膜质子传导率和离子选择性的显著提升。SPEEK/EDA-GO-1复合的质子传导率和离子选择性分别为26.5 m S cm-1和24.8?103 S min cm-3,高于SPEEK/NH2-GO和SPEEK/HMD-GO复合膜的最高质子传导率和离子选择性,并在组装的单电池中表现出相对较高的能量效率（88.5%vs 84.9%和87.7%）。但是,EDA-GO对复合膜化学稳定性的提升不如NH2-GO和HMD-GO。（4）通过两步反应制备两性离子功能化氧化石墨烯（ZC-GO）。ZC-GO纳米填料的引入显著提高了SPEEK/ZC-GO复合膜的质子传导率,使复合膜表现出超高的离子选择性。SPEEK/ZC-GO-2复合膜的质子传导率和离子选择性分别为33.0 m S cm-1和26.0?103 S min cm-3。在50 m A cm-2电流密度下,SPEEK/ZC-GO-2复合膜组装的单电池能量效率高达91.4%。综合对比CNTs@PDA、DCNTs-HPW、AGO和ZC-GO纳米填料对SPEEK基复合膜性能的影响,发现ZC-GO纳米填料可以显著提升复合膜的质子传导率、离子选择性、化学稳定性,并在单电池测试中使复合膜表现出最高的能量效率,是功能化纳米填料的理想选择。