利用PVP-UiO-66-NH-SO3H纳米颗粒构建质子导电纳米孔增强质子交换膜的质子导电性

通过提高质子交换膜的磷酸吸收率来提高质子传导率是一种有效可行的办法。目前，常见的提高磷酸吸收率的方法主要是在成膜聚合物中共混或接枝带有含氮杂环的聚合物或短链，亦或选择本征多孔聚合物为成膜基质。虽然这两种方法均能显著提升质子交换膜的磷酸吸收率，但是普遍存在尺寸稳定性变化较大，且磷酸渗出率升高和反应复杂价格高昂等问题。因此，为克服这些问题，来自天津工业大学陈英波教授课题组通过将PVP接枝到MOFs上设计并制备一种新型

PVP-UiO-66-NH-SO3H纳米粒子(PUNSNPs)。通过PUNSNPs结构中的PVP短链来增加复合PEMs的磷酸吸收率。此外，以PUNSNPs为牺牲模板，在复合PEMs中构建可供质子传导的纳米孔来提高磷酸的吸收率，且不严重影响多孔PEMs的尺寸稳定性。PUNSNPs的溶解产生了许多短链和PVP链，这些短链含有碱性基团(-NH, -NH2)和酸性基团(-SO3H, -COOH)保留在纳米孔中，以增强质子的导电性。此外，在不影响PA/PUNSNPs/SPEEK多孔PEMs尺寸稳定性的情况下，纳米孔的形成还有助于PA的吸收率和保留率，并抑制甲醇的渗透。我们认为，纳米孔中的短链和PVP链可以形成有效的酸碱对，为质子传导提供额外的位点，纳米孔的连续分布构建了有效的质子传递通道，进一步促进质子传导。这项工作为构建多孔结构的PEMs提供了一种新的选择，通过增加更多的质子传导位点来促进质子传导，同时平衡磷酸吸收率和结构稳定性。