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【珞珈資源環境講壇第四十四講】有機酸類MOFs質子傳導材料的研究現狀與發展趨勢


1213日下午4:30,珞珈資源環境講壇第四十四講在88858cc永利官网220報告廳如期舉行,主講人馮露為我們帶來了題為“有機酸類MOFs質子傳導材料的研究現狀與發展趨勢”的精彩報告。

随着世界經濟的快速發展,全球能源需求的不斷增加和不可再生資源的巨大消耗已經帶來了嚴重的能源危機。在這種背景下,開發新能源已經成為人們亟待解決的問題。作為一種新興的綠色可持續的能源來源,質子交換膜燃料電池(PEMFC)憑借其能量轉換率高、發電無污染、無噪音等優勢,有望成為可持續能源最具前景的能源設備,而其中最為核心的質子交換材料(PEM)在近年來引起了極大關注。

金屬有機框架材料(MOFs)的結構可設計修飾,而且含有豐富的質子載體和氫鍵網絡,為質子的傳導提供了載體和通道。另外,MOFs材料精确的結構信息有利于從微觀尺度分析質子傳導的影響因素與傳導機理,因而,可以實現超高電導率材料的定向設計,是一種理想的質子傳導材料。

主講人馮露首先對MOFs材料進行了介紹。金屬有機骨架化合物(MOFs)是指金屬離子中心或無機簇與有機配體通過配位鍵或共價鍵連接構築形成的周期性無限網絡結構的晶體材料。它已被運用于吸附和分離、氣體儲存、催化、分子識别等各個方面。根據對SCI發文統計、ESI高被引統計等數據,發現MOFs材料的發展是近年來研究的一個熱點問題。緊接着,主講人提出了膦酸類MOFs未成系列的問題,主要是存在膦酸配體合成、結晶困難、晶體質量差産率低等難點。而主講人選擇有機羧酸和膦酸作為研究對象,主要在于兩類配體具有多種配位模式,在和金屬離子配位時可以得到不同拓撲結構的MOFs材料,且有機酸類MOFs材料具有很高的穩定性。

在下個部分,主講人介紹了質子傳導的主要機理以及有機酸MOFs材料的質子傳導的特點和研究發展。接着介紹了幾種他研究中的配合物,分别展示了它們的化學結構和不同溫度、濕度下的阻抗圖譜;不同溫度和相對濕度下的質子傳導值。其中配合物3295-358K以及98%RH下具有高于S·的質子傳導率,是目前羧酸基MOFs材料報道中的最高值。之後還介紹了其他配合物的穩定性和水蒸氣吸附結果數據,對比了它們的拓撲結構等。

最後一部分介紹了質子傳導材料的發展趨勢,主要研究分為前修飾、後修飾、摻雜三個方向,在材料性能上進行提高。

最後主講人馮露進行了總結,回答了同學的提問,講座圓滿結束。

 

(文本:邵麗冰;供圖:齊魯荷)

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