【摘 要】
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质子导体（Proton Conductor）作为固态电解质因其高能量密度和转化效率在例如超级电容器,液流电池和燃料电池为代表的新能源存储和转换技术中引起极大关注。质子导体是上述相关技术应用的核心部件,因此开发高性能的质子导体至关重要。质子导体中的质子运输（传递过程）是通过质子传递通道实现的,由质子供体（磺酸,磷酸和羧基基团）和受体（通常为水分子）组成。因此,导体本身需要有足够的质子供体基团和强的水
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质子导体（Proton Conductor）作为固态电解质因其高能量密度和转化效率在例如超级电容器,液流电池和燃料电池为代表的新能源存储和转换技术中引起极大关注。质子导体是上述相关技术应用的核心部件,因此开发高性能的质子导体至关重要。质子导体中的质子运输（传递过程）是通过质子传递通道实现的,由质子供体（磺酸,磷酸和羧基基团）和受体（通常为水分子）组成。因此,导体本身需要有足够的质子供体基团和强的水结合能力来构建连续的传递通道从而实现质子传递过程的强化,获得高质子传导性能。多孔有机聚合物（Porous Organic Polymers,POPs）具有种类丰富,刚性骨架结构,本征的可调孔等特点,在构建高性能质子导体方面具有广阔的应用前景。本论文通过编织和单体设计方法制备出磺酸,磷酸两类共三种POPs本征质子导体,通过增强离子交换容量和构建高效质子传递通道,协同优化通道物理化学微环境强化质子导体的传递过程。主要研究内容如下:磺酸多孔有机聚合物（SPOPs）本征质子导体:通过编织方法将氯甲基单体与磺酸酯单体交联制备SPOPs,编织方法实现了磺酸基团的原位引入,构建了具有有效质子传递通道的本征质子导体。在348K,98%RH条件下,SPOPs质子传导率为11.65 mS/cm。磷酸多孔有机聚合物（PAPOPs）本征质子导体:通过编织方法将苄基单体与磷酸酯单体交联制备PAPOPs。通过调控苄基单体的种类和单体间的比例,实现了可控的孔道结构和磷酸基团含量。PAPOPs中高含量的磷酸基团和亲水性多孔骨架结构实现了连续质子传导通道构建,在348K,98%RH条件下,PAPOPs的质子传导率为70.9 mS/cm。磺酸三维共价有机框架（3D-SCOFs）本征质子导体:从单体设计的角度出发通过溶剂热制备了3D-SCOFs本征质子导体。高结晶性框架结构和高磺酸基团含量实现了规整高效传递通道的构建。3D-SCOFs在348K,98%RH条件下,质子传导率为103.7 mS/cm。
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