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【珞珈资源环境讲坛第四十四讲】有机酸类MOFs质子传导材料的研究现状与发展趋势


1213日下午4:30,珞珈资源环境讲坛第四十四讲在det365官网网站220报告厅如期举行,主讲人冯露为我们带来了题为“有机酸类MOFs质子传导材料的研究现状与发展趋势”的精彩报告。

随着世界经济的快速发展,全球能源需求的不断增加和不可再生资源的巨大消耗已经带来了严重的能源危机。在这种背景下,开发新能源已经成为人们亟待解决的问题。作为一种新兴的绿色可持续的能源来源,质子交换膜燃料电池(PEMFC)凭借其能量转换率高、发电无污染、无噪音等优势,有望成为可持续能源最具前景的能源设备,而其中最为核心的质子交换材料(PEM)在近年来引起了极大关注。

金属有机框架材料(MOFs)的结构可设计修饰,而且含有丰富的质子载体和氢键网络,为质子的传导提供了载体和通道。另外,MOFs材料精确的结构信息有利于从微观尺度分析质子传导的影响因素与传导机理,因而,可以实现超高电导率材料的定向设计,是一种理想的质子传导材料。

主讲人冯露首先对MOFs材料进行了介绍。金属有机骨架化合物(MOFs)是指金属离子中心或无机簇与有机配体通过配位键或共价键连接构筑形成的周期性无限网络结构的晶体材料。它已被运用于吸附和分离、气体储存、催化、分子识别等各个方面。根据对SCI发文统计、ESI高被引统计等数据,发现MOFs材料的发展是近年来研究的一个热点问题。紧接着,主讲人提出了膦酸类MOFs未成系列的问题,主要是存在膦酸配体合成、结晶困难、晶体质量差产率低等难点。而主讲人选择有机羧酸和膦酸作为研究对象,主要在于两类配体具有多种配位模式,在和金属离子配位时可以得到不同拓扑结构的MOFs材料,且有机酸类MOFs材料具有很高的稳定性。

在下个部分,主讲人介绍了质子传导的主要机理以及有机酸MOFs材料的质子传导的特点和研究发展。接着介绍了几种他研究中的配合物,分别展示了它们的化学结构和不同温度、湿度下的阻抗图谱;不同温度和相对湿度下的质子传导值。其中配合物3295-358K以及98%RH下具有高于S·的质子传导率,是目前羧酸基MOFs材料报道中的最高值。之后还介绍了其他配合物的稳定性和水蒸气吸附结果数据,对比了它们的拓扑结构等。

最后一部分介绍了质子传导材料的发展趋势,主要研究分为前修饰、后修饰、掺杂三个方向,在材料性能上进行提高。

最后主讲人冯露进行了总结,回答了同学的提问,讲座圆满结束。

 

(文本:邵丽冰;供图:齐鲁荷)